Математическое и программное обеспечение решения задачи позиционирования мобильных средств в системах автоматизации внутрицехового транспорта и складского хозяйства химических производств

• Автор: Михайлов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРИМЕНЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ В ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ. СУЩЕСТВУЮЩИЕ СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ МОБИЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ДАННЫХ СИСТЕМАХ. ПОСТА1ЮВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Применение автоматизированных систем и роботов в химической промышленности

1.2. Ориентация, навигация и привязка мобильных систем

1.3. Решения задач определения местоположения в геодезии

1.4. Роль и место навигационных систем и систем позиционирования в общих системах управления автоматизированными мобильными системами
1.5. Анализ особенностей решения задачи позиционирования мобильных устройств. Уровни е решения

1.6. Основные типы устройств для получения первичной информации о внешней среде

1.7. Видеокамеры

1.7.1. Конструкция ПЗС матрицы

1.7.2. Принцип работы ПЗС матрицы

1.7.3. Основные характеристики матрицы
1.7.4. Классификация камер
1.7.5. Технические параметры камер
1.8. ИК локаторы
1.9. Ультразвуковые датчики расстояния
1 Лазерные дальномеры
1 Другие датчиков информации и способов получения информации об объектах внешней среды . Вспомогательные датчики
1 Комплексные системы датчиков
. Бинокулярные системы
Совместное использование гаммапеленгатора и системы технического зрения
. Комплексное использование лазерного маркера и системы технического зрения
1 Основные методы распознавания информации о внешней среде
. Общая постановка задачи распознавания
.Статистические методы
. Логические методы
. Геометрические методы
. Структурные лингвистические методы
. Другие методы
1 Особенности распознавания графической информации
1 Существующие системы позиционирования мобильных транспортных средств
Локальное угловое позиционирование
. Глобальное позиционирование
1 Основные выводы и постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. КОНТРОЛЬ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ МОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ПРИ ЕГО ПЕРЕМЕЩЕНИИ ПО ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В ЗАДАННОМ ПОМЕЩЕНИИ
2.1. Общие положения. Формулировка задачи
2.2. Распознавание по двум реперным точкам
2.3. Распознавание по трем реперным точкам
2.4. Распознавание с использованием четырех реперных точек
2.4.1. Предварительный анализ изображений реперных точек
2.4.2. Интерполяция при реперном контуре у которого все отрезки
направлены по оси а
2.4.3. Интерполяция при реперном контуре, у которого все отрезки
направлены по оси р
2.4.4. Интерполяция при реперном контуре со смешанной направленностью отрезков
2.5. Распознавание при избыточном числе реперных точек
2.5.1. Трехточечная интерполяция при избыточном числе реперных точек
2.5.2. Четырехточечная интерполяция при избыточном числе реперных точек
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА СПОСОБА ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕПЕРНЫХ ТОЧЕК
3.1. Общее описание экспериментов
3.2. Особенности обработки растровой информации. Проверка принадлежность пикселей общей прямой линии. Проверка параллельность отрезков
3.2.1. Принадлежность пикселей общей прямой линии
3.2.2. Принадлежность общей прямой линии вспомогательных точек
3.2.3. Проверка параллельности отрезков, заданных пикселями
3.2.4. Проверка параллельности отрезков, заданных точками с вещественными координатами
3.3. Методика получения усредненных изображений реперных
и экспериментальных точек. Обработка ВМРфайлов
3.4. Выполнение проверочного интерполирования плоских координат источника излучения в экспериментальных точках с использованием массивов реперных точек и их изображений при минимальном числе реперных точек
3.5. Выполнение проверочного интерполирования плоских координат источника излучения в экспериментальных точках с использованием массивов реперных точек и их изображений при избыточном числе реперных точек
3.6. Статистическая обработка результатов проверочного интерполирования в экспериментальных точках при минимальном числе реперных точек
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАТЧИКОВ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЛОКАЛЬНОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ МОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
4.1. Описание предпагаемой конструкции
4.2. Функционирование конструкции, анализ получаемых результатов
Выводы по главе 4
ГЛАВА 5. ПОЛНОЕ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕ МОБИЛЬНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАЯКОВ
5.1. Описание предлагаемой конструкции, выполняемые измерения
5.2. Предварительный анализ получаемой информации
5.3. Расчет уточненных параметров ориентации
Выводы по главе 5
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Рассмотрены инерциальный, зрительный, акустический и другие механизмы решения данных задач в живой природе. Исторически задача об определении точного местоположения впервые была востребована в кораблевождении. Решением ее сейчас занимается геодезия. Геодезическими координатами на земной поверхности являются широта острый угол нормали к поверхности в заданной точке с плоскость экватора и долгота двугранный угол между плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана данной точки. Цель геодезических работ определение координат объектов на поверхности Земли. Характерной особенностью геодезических измерений является то, что они дают относительно положение геодезических объектов. Геодезическое позиционирование предполагает определение длины базовой линии и ее проекции в выбранной системе координат. Различают прямую геодезическую задачу и образную. В прямой задаче заданы координаты пункта А, а также азимут геодезической линии АВ и расстояние между пунктами А и В. Требуется определить координаты пункта В и обратный азимут с точки В на точку А. В обратной задаче по заданным координатам пунктов А и В требуется определить расстояние между ними, прямой и обратный азимуты линии АВ. С возникновением ракетной техники и появлением искусственных спутников Земли ИСЗ, движущихся с большими скоростями в гравитационном поле Земли, наряду с высокоскоростными измерениями актуальным стало также исследование поля тяготения Земли. Новое направление в геодезии называют космической геодезией. Предметом ее является изучение с помощью космических средств взаимного расположения точек земной поверхности и космических аппаратов, движущихся в гравитационном поле Земли, а также исследование характеристик этого поля , . Методы решения геодезических задач с помощью ИСЗ принято разделять на методы синхронных наблюдений и орбитальные. Сущность методов синхронных наблюдений , 4 заключается в том, что спутник используется как высоко поднятая точка, на которую одновременно или почти одновременно производятся наблюдения с точек с известными и неизвестными координатами. В итоге получается некоторый избыточный объем информации. Рассматривается сеть космической триангуляции, содержащей пт наземных станций, причем координаты п станций известны, а координаты т станций определяются. Производятся синхронных наблюдений искусственных спутников Земли ИСЗ как с известных, так и с определяемых станций. Причем, с каждой станции координаты ИСЗ могут наблюдаться как полностью, так и частично. Для определения вектора поправок положений определяемых станций и вектора поправок положений ИСЗ составляется система линейных уравнений, связывающая данные векторы через матрицу с данными наблюдений. В орбитальном методе требуется точное знание параметров орбиты ИСХ. По результатам наблюдениям ИСЗ с точек, имеющих неизвестные координаты, определяются величины последних. Зачастую для мобильных пространственных объектов необходимо не только знание текущих координат и составляющих вектора скорости, но также знание позиционирования собственных осей в пространстве. Такие данные необходимы для морского и воздушного судовождения, ракетным системам, их стартовым комплексам, а также для топогеодезичсских работ. Для решения данной задачи могут быть использованы сетевые спутниковые радионавигационные системы ССРНС 4. Дзя позиционирования объекта в пространстве по его заданным координатам и координатам спутника определяются углы между осями объекта и прямой, соединяющей точку на объекте и точку на спутнике. Для измерения углов используются два основных метода радиопеленгационный и интерферометриический. В первом методе используется антенная система с узкой диаграммой направленности. В ингерферометрическом применяются две разнесенные ненаправленные или слабонаправленные антенны, воспринимающие сигнал от одного источника. Измерительное устройство оценивает разность хода сигнала до антенн. Определение текущих координат в морском и воздушном судовождении часто называют навигационными задачами 4. При решении их минимальное число измерений должно быть равно числу определяемых параметров положения.