Программно-алгоритмическое обеспечение приборного комплекса беспилотного летательного аппарата для определения навигационных параметров на базе фотоизображения

• Автор: Лунев, Евгений Маркович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 143 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание.
Введение.

ГЛАВА 1. Система автоматической посадки БЛА

как дополнительный канал ПНК

1.1. Анализ требований к системе автоматической посадки

1.2. Способ определения параметров ориентации и навигации моторного БПЛА среднего класса самолтного типа на базе фотограмметрической обработки изображения наземных

ориентиров на этапе посадки.

1.3. Постановка задачи определения параметров ориентации

и навигации БПЛА на этапе посадки.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. Математическое обеспечение определения параметров ориентации и навигации БПЛА на базе
фотограмметрических измерений.
2.1. Система фотограмметрического определения параметров ориентации и навигации БПЛА на этапе посадки
2.2. Модель измерений системы определения параметров
ориентации и навигации БГЛА на этапе посадки.
2.3. Математическая модель цифрового изображения, регистрируемого системой определения параметров ориентации
и навигации БПЛА на этапе посадки.
2.4. Алгоритм вычисления параметров ориентации и навигации
на базе фотоизображения опорных точек.
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. Программное обеспечение системы определения параметров ориентации и навигации БПЛА на базе
фотограмметрических измерений.
3 Л. Состав и назначение программного обеспечения.
3.2. Тестирование разработанного программного обеспечения.
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. Анализ точности системы и экспериментальная
отработка полученных результатов
4.1. Стенд полунатурного моделирования для испытания
системы определения параметров ориентации и навигации.
4.2. Анализ точности системы определения параметров
ориентации и навигации БПЛА
Выводы по главе 4
Заключение.1 з
Список использованных источников


Это связано с конструктивными ограничениями на размещение аппарагуры ПНК, мощности бортовой электросети, а также с экономической целесообразностью использования аппаратуры на БПЛА этого класса. Повышение точности выходных параметров на различных режимах полёта - не до конца решённая на сегодня задача. Расширение области применения БПЛА среднего класса предполагает не только повышение точности, но и степени автоматизации управления в различных режимах работы (взлёт, полёт по маршруту, облёт препятствий, заход на посадку и посадка) []. Наиболее сложным режимом является режим посадки, связанный с необходимостью одновременной оценки оператором множества факторов, влияющих на безопасное снижение и приземление БПЛА на заданном участке в реальном масштабе времени. Возможность выполнения автоматической посадки БПЛА в значительной степени зависит от точности определения пилотажно-навигационных параметров. Таким образом, повышение точности определения пилотажнонавигационных параметров моторного БПЛА средней дальности на этапе посадки является востребованной на практике актуальной задачей, имеющей большое значение для расширения возможностей и области применения аппаратов этого типа. Объект исследования. Пилотажно-навигационный комплекс моторного БПЛА средней дальности самолетного тина для применения в гражданской сфере (далее в тексте БПЛА). Предмет исследования. Система определения параметров ориентации и навигации на этапе посадки БПЛА на базе фотограмметрической обработки изображения искусственных наземных ориентиров, получаемых с бортовой камеры, как дополнительный канал ПИК, позволяющий улучшить его характеристики. Цель исследования. Методы исследования. МАТЬЛВ и разработанного полунатурного стенда. БПЛА на базе фотограмметрической обработки изображения искусственных наземных ориентиров, с использованием созданного программно-алгоритмического обеспечения. БПЛА на этапе посадки с требуемой точностью. Внедрение результатов. Результаты диссертации использованы при разработке перспективного пилотажно-навигационного комплекса БПЛА «Дозор-0», разрабатываемого ЗАО «Транзас Авиация», и проведении учебного процесса на кафедре «Приборы и измерительно-вычислительные комплексы ФГБОУ ВПО «Московский Авиационный Институт (национальный технический университет)», что подтверждается соответствующими актами внедрения. В первой главе в качестве объекта исследований выбран пилотажнонавигационный комплекс моторного БПЛА средней дальности самолетного типа для применения в гражданской сфере. В качестве базового метода для разработки алгоритма функционирования этого канала выбран новый способ определения местоположения и углов ориентации летательного аппарата и поставлена задача определения параметров ориентации и навигации БПЛА на этапе посадки с использованием фотоизображения. Во второй главе разработано математическое обеспечение определения параметров ориентации и навигации на базе фотограмметрической обработки изображения. Обоснована структурная схема системы определения параметров ориентации и навигации как канала ПНК БПЛА. Разработана модель измерений системы определения параметров ориентации и навигации БПЛА на этапе посадки, представляющая собой вектор-функцию, состав элементов которой изменен по сравнению с использованным способом определения местоположения и углов ориентации летательного аппарата с целью обеспечения сходимости алгоритма вычисления этих параметров. Разработан алгоритм, реализующий итерационный процесс поиска параметров ориентации и навигации БПЛА на этапе посадки на основе цифрового фотоизображения трех наземных ориентиров, базирующийся на новом способе определения местоположения и углов ориентации летательного аппарата относительно взлётно-посадочной полосы и численном методе Ньютона для решения системы нелинейных уравнений. Алгоритм позволяет определить эти параметры с требуемой точностью. В третьей главе разработано программное обеспечение в среде МАТЬАВ, реализующее созданное в диссертации математическое обеспечение решаемой задачи. Оно имеет модульную структуру и позволяет проанализировать и обосновать полученные в работе результаты.