Повышение точности оценки координат малогабаритного беспилотного летательного аппарата с использованием системы технического зрения

• Автор: Кузнецов, Андрей Григорьевич
• Шифр специальности: 05.13.01, 05.07.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Оценка координат МБЛА.

1.1 Анализ точностей существующих образцов И11С

1.2 Выделение линейных ориентиров.

1.2.1 Устойчивость алгоритмов выделения краев.

1.2.2 Анализ алгоритмов выделения линий.

1.3 Анализ методов оценки внешних параметров

1.3.1 Традиционный метод оценки внешних параметров

1.3.2 Алгоритм определения внешних параметров камеры с

использованием гировертикали.

1.4 Оценка точности .
1.4.1 Оценка чувствительности.
1.4.2 Оценка ошибок оценки координат и ориентации, вызванных
ошибками ИНС.
1.5 Структура общего алгоритма
2 Организация посадки МБЛА
2.1 Анализ причин вынужденной посадки.
2.2 Анализ способов посадки МБЛА
2.3 Формирование требований к посадке посамолетному
2.4 Оценка возможности реализации автоматизированной посадки
2.4.1 Обоснование необходимости автоматизации посадки.
2.4.2 Оценка реализуемости автоматизированной посадки в особых
условиях
2.5 Реализация автоматизированной посадки МБЛА
3 Организация помощи оператору МБЛА.
3.1 Анализ ошибок оператора.
3.1.1 Ошибки оператора
3.1.2 Анализ причин ошибок оператора
3.2 Формирование рекомендаций.
3.3 Анализ методов распознавания
3.4 Реализация рекомендаций
4 Решение задачи высокоточного наведения ударного МБЛА.
4.1 Оценка координат цели.
4.1.1 Оценка координат МБЛА относительно линейного и точечного
объектов наблюдения.
4.1.2 Определение координат МБЛА относительно трех малоразмерных
точечных объектов наблюдения
4.1.3 Определение координат МБЛА относительно двух линейных
объектов наблюдения.
4.2 Методика прицеливания по неподвижной цели
4.3 Распознавание ориентиров при решении задачи прицеливания
4.4 Коррекция МБЛА на траектории.
4.5 Анализ точности оценки координат с использованием топографической
5 Экспериментальное исследование работоспособности созданных алгоритмов
5.1 Методика проведения эксперимента
5.2 Алгоритм обработки изображений
5.3 Исследование точности оценки параметров внешней ориентации
5.4 Оценка быстродействия комплексного алгоритма оценки ориентации
5.5 Оценка эффективности подсказок оператору
Заключение
Список использованных источников


Для оценки собственных координат относительно цели, в случае боевого применения МБЛА. Практическая важность вопросов повышения безопасности эксплуатации МБЛА в условиях особых ситуаций и вопросов использования МБЛА при решении боевых задач, а также недостаточная проработка перечисленных задач определили выбор темы диссертации и направление исследований. Разработка вариантов применения метода оценки ориентации и координат МБЛА в задачах автоматизированной посадки и наведения МБЛА. МБЛА, за счет использования разработанных методов оценки ориентации на основе обработки видовой информации. Разработка комплексного алгоритма обработки видовой информации и оценки ориентации МБЛА с учетом выбранных частных алгоритмов. Выбор методов и средств обработки видовой информации, которые позволят решить задачу высокоточного наведения ударного МБЛА. Первая глава посвящена алгоритмам обработки видовой информации для выделения на принимаемом изображении линейных ориентиров и решению задачи оценки координат МБЛА относительно них. Во второй главе диссертации рассматриваются особенности выполнения посадки МБЛА в особой ситуации, определяются требования к точности выполнения процедуры посадки, проводится анализ контуров управления МБЛА в продольном и боковом каналах, обосновывается необходимость включения оператора в контур управления МБЛА, предлагается методика построения системы помощи оператору. В третьей главе рассматриваются вопросы организации помощи оператору МБЛА, проводится анализ возможных причин ошибочных действий оператора, рассматриваются различные виды помощи оператору в зависимости от степени опасности прогнозируемого положения МБЛА. В четвертой главе рассматривается возможность использования ударных МБЛА с учетом предложенных в главе 1 алгоритмов оценки ориентации. Проводится анализ методов выделение точечных ориентиров, рассматривается метод коррекции МБЛА на траектории за счет использования эталонных изображений, сформированных но топографическим картам, проводится анализ точности оценки координат с использованием топографических карт. Питая глава работы содержит результаты экспериментальных исследований алгоритмов обработки видовой информации, оценки ориентации МБЛА, а также эффективности использования сформированных оператору МБЛА рекомендаций. В заключении показаны основные научные и прикладные результаты работы. Актуальность работы состоит в следующем: реализация предлагаемых подходов позволит существенно повысить безопасность посадки МБЛА в условиях ОС. Использование предлагаемых методов оценки ориентации МБЛА делает возможным автономное наведение МБЛА на дальностях до 0 км, в частности для решения необходимых боевых задач. Разработана упрошенная методика оценки координат МБЛА относительно внешних ориентиров, в качестве которых возможно использовать: линейные ориентиры, в т. МБЛА на этапе посадки в ОС, с учетом текущего и прогнозируемого положений МБЛА. МБЛА на цель, включающая в грубую оценку координат МБЛА на траектории по изображениям подстилающей поверхности и высокоточную оценку координат МБЛА относительно цели. В главе рассматриваются методы обработки изображений, а также методы оценки ориентации МБЛА относительно внешних ориентиров. Как отмечалось выше, для успешного решения задач высокоточного прицеливания/целеуказания и автоматической/автоматизированной посадки навигационные системы МБЛА должны удовлетворять требованиям по точности, указанным во введении. Традиционно, для оценки пространственных координат и углов ориентации МБЛА используются И НС и СНС. Первые осуществляют оценку углов ориентации МБЛА (крен, тангаж, курс), СНС используются для оценки пространственного положения, курса и скорости движения. Точности оценки угловой ориентации в ИНС определяются составом и качеством используемых датчиков. Для оценки угловой ориентации и координат используется комилексирование информации от гироскопических датчиков (в частности, датчиков угловых скоростей (ДУС)) и акселерометров. Микромеханические. Характеристики датчиков показаны в таблице 1.