БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ КОНФЕРЕНЦИИ

<< ГЛАВНАЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

загрузка...

Pages:     | 1 |   ...   | 17 | 18 || 20 | 21 |   ...   | 27 |

«МАТЕРИАЛЫ ВОСЬМОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ Перспективные системы и задачи управления Таганрог 2013 Конференция “Перспективные системы и задачи управления” УДК 681.51 ...»

-- [ Страница 19 ] --
Рассматриваются основные аспекты проектирования мобильного робота на основе комплекса встраиваемой и навесной аппаратуры, устанавливаемые штатные, разрабатываемые и хранящиеся в арсеналах вооружение и военную технику. Рассматриваются подходы позволяющие сократить расходы на всех жизненных циклах мобильного робота.

Роботизированный комплекс, мобильный робот, унификация.

THE APPROACH TO DESIGN OF MOBILE ROBOT, BASED ON COMPLEX

OF EMBEDDED AND ADD-ON EQUIPMENT

The basic aspects of designing of mobile robot, based on complex of embedded and add-on equipment and standard being set up, developed or stored at the military arsenals arms and vehicles are overviewed in this article. The approaches, allowing to decrease costs of every lifecycle stage of mobile robot are considered.

Robotic system, mobile robot, unification.

Современный этап развития технологий характеризуется качественным и количественным скачком в развитии перспективных технологий, таких как нанотехнологии, информационные технологии, микроэлектронные технологии и др. На их основе начал формироваться новый вид технических систем – робототехнические системы, которые интенсивно внедряются как в гражданскую, так и в военную сферы 2].

В ходе быстротечных действий эффективность традиционных, человекомашинных систем по ликвидации чрезвычайных ситуаций, в условиях боевых действий уступает эффективности автоматических (автоматизированных) систем, способных осуществлять некоторые человеческие функции. Такие системы приспособлены к переработке больших объемов информации, обладают быстрой реакцией и не подвержены психофизиологическим нагрузкам (стрессу, усталости, страху). Человек-оператор, оставаясь в целом эффективнее автоматических устройств, при принятии неформальных решений в определенных условиях значительно уступает автоматике вследствие психофизиологических перегрузок, что в итоге резко снижает потенциальные возможности оружия в быстротечном бою.

Кроме того, удаление из образцов вооружения и военной техники (ВВТ) человекаоператора и систем его жизнеобеспечения высвобождает существенные массогабаритные ресурсы и определенным образом способствует повышению защищенности и эффективности ВВТ.

Роботизация наземной военной техники и вооружения за рубежом идет по двум основным направлениям 1]:

создание комплектов встраиваемой и навесной аппаратуры дистанционного управления для установки на штатные образцы ВВТ с целью их безэкипажного применения при выполнении боевых, специальных и обеспечиразработка перспективных робототехнических комплексов для выполнения боевых, разведывательных и обеспечивающих задач.

Подход к разработке мобильных роботов на основе комплектов встраиваемого оборудования представлен на рис. 1.

Рис. 1. Разработка мобильных роботов на основе комплектов встраиваемой и Анализ показывает, что данное направление разработки обеспечивает получение технико-экономического эффекта практически на всех этапах жизненного цикла изделий.

Основное положение – для разработки мобильного робота используется ВВТ, разрабатываемая, серийно выпускаемая или хранящаяся в арсеналах Вооруженных сил. Новая разработка шасси не проводится.

При проектировании использование штатного боевого изделия (шасси) составных частей позволяет сократить сроки и затраты на разработку конструкторской и технологической документации, изготовление и испытание опытных образцов изделий.

На стадии серийного производства дается возможность уменьшить сроки технологической подготовки, объем испытаний изделий, создает условия для специализации путем увеличения серийности и применения типовых технологических процессов, оснастки и инструмента, повышает производительность труда.

На этапе эксплуатации применение штатных ВВТ обеспечивает уменьшение разнотипности изделий, поставляемых в войска, сокращение номенклатуры и объема ЗИП, снижение трудоемкости их технического обслуживания и ремонта. Техническое обслуживание штатного средства в подразделениях уже налажено и личный состав обучен. Важнейшим результатом разработки в сфере эксплуатации является повышение боеготовности вооружения и военной техники за счет улучшения качества изделий и обеспечения их взаимозаменяемости.

Достаточно просто реализуется режим экипажного управления мобильным роботом как боевым средством.

Структура робототехнического комплекса, создаваемого методом установки на штатные образцы ВВТ комплектов встраиваемой и навесной аппаратуры для дистанционного управления с целью их безэкипажного применения представлен на рис. 1. В его состав входят мобильный робот и пункт дистанционного управления. Рассмотрим принципы создания мобильного робота на основе навесной и встраиваемой аппаратуры сточки зрения минимизации затрат на разработку, серийного изготовления и эксплуатации. Анализ подходов к разработке пункта дистанционного управления является отдельной задачей.

Штатный образец и навесной аппаратуры При этом отметим одно из требований к робототехническому комплексу – обеспечение безэкипажного и экипажного режима функционирования.

Многими исследованиями определено, что в состав мобильного робота должны входить:

информационно-вычислительная система;

система управления движением;

система передачи информации и команд управления;

система навигации и ориентации;

система технического зрения система энергообеспечения.

В соответствии с функциональными задачами и назначением робототехнического комплекса в состав мобильного робота должны входить:

система разведки и наблюдения;

система вооружения;

система разведки и уничтожения минно-взрывных устройств;

система траления минно-взрывных устройств;

система эвакуации раненых;

Рассматривая весь комплекс систем, устанавливаемый на мобильный робот, можно провести декомпозицию и группирование систем по повторяемости в роботах различного назначения и различных функциональных задач. Есть ряд систем, которые присущи всем роботам вне зависимости от назначения и системы которые определяют решение функциональных задач.

К первой группе повторяющихся систем относятся:

информационно-вычислительная система;

система управления движением;

система передачи информации и команд управления;

система навигации и ориентации;

система технического зрения система энергообеспечения.

Задачи этой группы решаются в мобильных роботах всех назначений. Сгруппируем эти системы и обозначим как систему дистанционного управления. Поскольку задачи, решаемые этой системой достаточно близки для всех роботов, то можно говорить об унифицированной системе дистанционного управления.

Вторая группа систем определяет функциональное назначение робота и на роботе их может быть и одна или несколько. Назовем их функциональной системой и аппаратуру и средства – целевой нагрузкой. При этом следует отметить, что целевой нагрузкой может быть как аппаратура из комплекса встраиваемой и навесной аппаратуры, так и штатные вооружение и средства обеспечения.

Структура системы управления мобильного робота с встраиваемой и навесной аппаратурой приведена на рис. Унифицированная система дистанционного управления Система управления Рис. 3. Структура системы управления мобильного робота Таким образом, мы получили первый уровень унификации технических решений при разработке.

Рассматривая установку на шасси унифицированную систему дистанционного управления мы можем получить унифицированное базовое шасси. Тогда выпуская унифицированное базовое шасси назначение мобильного робота будет определяться устанавливаемой на нем целевой нагрузкой. При этом можно рассматривать возможность замены целевой нагрузки в войсковых условиях.

Данная концепция представлена на рис. 4.

Привязывая программное обеспечение с системам определенным выше можно получить два программных комплекса:

унифицированный программный комплекс дистанционного управления;

программные комплексы управления целевой нагрузкой.

Унифицированный программный комплекс должен обеспечить дистанционное управление базовым шасси для роботов различного назначения, возможно с некоторой его модификацией. Структура и решаемые задачи программными комплексами управления целевой нагрузкой будут определяться функциональными задачами целевой нагрузкой.

Одной из систем, в наибольшей степени завязанной на шасси, является система управления движением. Система управления движением очень тесно взаимодействует с аппаратурой и трансмиссией шасси. Структура системы управления движением, которая требует минимальных доработок шасси приведена на рис. 5.

Вычислитель планирования Вычислитель управления Система управления движением взаимодействует с штатными трансмиссией и приборами через блок сопряжения и приводы управления трансмиссией.

Через блок сопряжения система получает информацию с приборов шасси, таких как давление масла, температура охлаждающей жидкости и т.д, и управляет запуском и остановом двигателя и т.д. С помощью приводов управления трансмиссией осуществляется управление механизмами трансмиссии, такими как сцепление, тормоз, пода топлива и т.д. Для перехода в экипажный режим движения приводами производится механическое расцепление с механизмами трансмиссии.

При этом следует добавить, что в экипажном режиме могут реализоваться определенные функции комплекс встраиваемой и навесной аппаратуры по управлению вооружением, ведения разведки и т.д. В том случае можно говорить о повышении эффективности штатного ВВТ и в экипажном варианте управления.

В заключение следует отметить, что комплекс встраиваемой и навесной аппаратуры должен разрабатываться с учетом межвидовой унификации, т.е. он должен без существенных доработок позволять осуществлять управление и целевой нагрузкой ряда шасси.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Калиничев Б.А. Американский опыт применения дистанционно-управляемых модулей вооружения боевых бронированных машин в Ираке // Зарубежное военное обозрение.

2. Лапшов В.С., Носков В.П., Рубцов И.В., Рудианов Н.А., Рябов А.В., Хрущёв В.С. Бой в городе. Боевые и обеспечивающие роботы в условиях урбанизированной территории // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2011. – № 3 116. – С. 142-146.

Секция информационно-измерительных систем, УДК 004.

СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЛГОРИТМОВ SIFT И ORB В ЗАДАЧЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ И КУРСА БПЛА*

Рассмотрены результаты проведенного компьютерного моделирования и экспериментальных исследований, в ходе которых выполнено сравнение эффективности алгоритмов анализа изображений SIFT и ORB в задаче определения координат и курса беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Описаны технология позиционирования БПЛА с помощью алгоритмов сопоставления изображений по особым точкам, программный инструментарий и набор исходных данных, использованных для проведения экспериментов.

Изображение, распознавание, навигация, БПЛА, особые точки, опорный участок, SIFT, ORB.

THE SIFT AND ORB ALGORITHMS COMPARISON IN THE TASK

OF ESTIMATION UAV COURSE AND POSITION

This paper presents the results of computer modeling and experimental research which are dedicated to comparison SIFT and ORB algorithms effectiveness in the task of estimation UAV course and position. The technology of UAV positioning by detection and matching keypoints of images, special software and experiments reference data are described.

Image, recognition, navigation, UAV, keypoints, reference area, SIFT, ORB.

Введение. Современная аппаратура обеспечивает достаточно высокую точность определения координат и направления движения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), однако ее применение часто ставит безопасность полета и надежность выполнения целевых задач в прямую зависимость от условий и возможностей приема сигналов от систем GPS и/или ГЛОНАСС. Это заставляет искать альтернативные подходы, в том числе такие, что могли бы обеспечить заданную точность в условиях отсутствия или ошибок приема спутниковых навигационных сигналов. С учетом развития элементной базы и значительного роста быстродействия средств вычислительной техники становится все более актуальным рассматривать на роль подобной альтернативы цифровой анализ видеоизображений.

Представленные в литературе методы анализа видеоданных для навигации БПЛА можно условно разделить на две группы. Методы первой группы основываются на принципе счисления пути, согласно которому перемещение БПЛА в пространстве за период следования кадров видеосъемки оценивается по изменеРабота выполнена при поддержке гранта Президента РФ для поддержки молодых российских ученых МК-958.2013.10.

Информационно-измерительные системы, навигация и наведение нию изображений подстилающей поверхности, а итоговое положение получается путем суммирования таких перемещений. Методы второй группы основываются на распознавании и прослеживании на изображениях подстилающей поверхности характерных участков местности с последующим определением относительно них положения БПЛА. Алгоритмы, отвечающие за распознавание, должны быть достаточно устойчивыми к изменениям ракурса, освещенности, сезона года и метеоусловий. В значительной степени данным требованиям удовлетворяют алгоритмы, основанные на выделении и сопоставлении особых точек изображений. Особые точки по сравнению с другими геометрическими признаками изображений обладают лучшей плотностью и равномерностью пространственного распределения, устойчивостью к искажениям, большей скоростью детектирования.

Несмотря на наличие большого числа публикаций, отражающих результаты разработок и исследований методов выделения и параметризации особых точек изображений, вопросы применения таких методов в задачах позиционирования БПЛА освещены недостаточно. В связи с этим были организованы и выполнены исследования 1], цель которых состояла в том, чтобы оценить потенциальные возможности применения алгоритмов SIFT 2] и R 3] в задаче позиционирования БПЛА, а также достигаемую при этом точность определения координат и курса. Важно отметить, что исследуемые алгоритмы отличаются не только способом выделения особых точек, но и характером связываемого с точками дескриптора.

Дескриптор в алгоритме SIFT представляет собой массив действительных чисел, записанных в формате с плавающей точкой. Исходя из этого, подходящим способом сопоставления дескрипторов SIFT является вычисление Евклидовой нормы.

Дескриптор алгоритма R является битовым массивом. Сопоставление дескрипторов R может осуществляться, например, с помощью нормы Хэмминга. При рассмотрении перспектив аппаратной реализации указанное различие алгоритмов SIFT и R представляется весьма существенным.

Технология определения координат и курса БПЛА. Для определения координат и курса БПЛА выполняется распознавание опорных участков (ОУ) местности, которые могут быть предварительно заданы на спутниковых снимках или аэрофотоснимках с географической привязкой. Технология распознавания и оценки параметров ОУ схематично изображена на рис. 1.

Предполетная подготовка заключается в формировании по эталонным изображениям ОУ базы особых точек (БОТ). Для каждой особой точки в БОТ помимо дескриптора сохраняется информация о принадлежности к одному из ОУ. Во время полета выполняется выделение особых точек на текущем изображении и вычисление их дескрипторов. После этого полученные особые точки могут быть сопоставлены с точками из БОТ. Положительное решение о присутствии в кадре определенного участка принимается, если для него число совпадений превысит заданный наперед пороговый уровень. Найденные соответствия между точками текущего и эталонного изображений позволяют оценить положение, масштаб и ориентацию найденного опорного участка. Чтобы снизить влияние неверно сопоставленных точек оценка выполняется с помощью робастного алгоритма RANSAC 4].

Важную роль в рассматриваемой технологии играют процедуры фильтрации и прогнозирования параметров опорных участков. Предполагается, что на небольшом интервале наблюдения движение центров опорных участков в последовательности текущих изображений является равномерным и прямолинейным. В этом случае для уточнения измерений и прогнозирования положения опорных участков может использоваться линейный фильтр Калмана, в котором, однако, изменение коэффициентов усиления ограничивается, чтобы отслеживать неслучайные возмущения траектории. Надо заметить, что траекторный фильтр также предоставляет информацию, которая позволяет исключить грубые ошибки локализации ОУ.



Pages:     | 1 |   ...   | 17 | 18 || 20 | 21 |   ...   | 27 |
 


Похожие материалы:

«3 Генеральный секретариат IRU 14 Организации-партнеры IRU 18 Автомобильный транспорт 19 Приоритетные задачи IRU: устойчивое развитие 20 Безопасность дорожного движения 20 Инновации 21 Академия IRU 26 Система стимулирования 30 Инфраструктура 32 Приоритетные задачи IRU: содействие развитию торговли, туризма и автотранспорта 34 Общий контекст и вопросы, связанные с торговлей 34 Содействие автомобильным перевозкам и вопросы безопасности 38 4-я Конференция IRU по автотранспортным перевозкам ...»

«08 основные операции 09 Агентство по распределению номеров Интернета 10 Группа DNS 10 Информационные технологии 10 Группа обеспечения безопасности 12 инициативы 13 Новые gTLD 13 Обзор Утверждения обязательств 15 Глобальное сотрудничество 15 Многоязычные доменные имена 16 Оценка строки IDN ccTLD 17 Программа грантов 17 Общественные конференции ICANN 18 Участие и привлечение 18 Программа для новичков ФотограФия на обложкЕ 19 консультативные советы и вспомогательные организации Члены совета ...»

«ИНТЕРВЬЮ с. 6–7 Дик Ватика: Расизм сдерживает развитие СОЦИАЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ с. 26 Новый этап в программе ЮНЕСКО МОСТ ДОСЬЕ с. 12–23 Молодежь создает завтрашний мир www.unesco.org/shs/views 2 Июнь/сентябрь 2007 ОТ РЕДАКЦИИ 17 Повышение роли молодежи – путь к устойчивому развитию Жить и видеть ту зарю – блаженство, но быть молодым – это ...»

«ОБМЕН МНЕНИЯМИ с. 5–8 Нужа Гессу Идрисси и Саадия Бельмир ДОСЬЕ с. 13–20 Давайте СОЦИАЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ с. 22 пофилософствуем! Проблемы африканской миграции ...»






 
© 2013 www.kon.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»