Разработка алгоритмов поиска и обследования искусственных протяженных объектов с помощью автономного необитаемого подводного аппарата

• Автор: Павин, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ИНСПЕКЦИИ ПОДВОДНЫХ ПРОТЯЖЕННЫХ ОБЪЕКТОВ.

1.1. Классификация и характеристики искусственных подводных протяженных объектов, цели и задачи инспекции

1.2. Существующие средства обнаружения ИПО.

1.2.1. Оптические средства обнаружения ИПО.

1.2.2. Близкодействующие эхолокационные средства обнаружения ИПО

1.2.3. Далыюдействующие акустические средства обнаружения ИПО .

1.2.4. Электромагнитные средства обнаружения ИПО.

1.2.5. Обнаружение повреждений и опасных участков подводных коммуникаций.

1.3. Современное положение дел в области инспекции искусственных

протяженных объектов.
Выводы к главе 1.
ГЛАВА 2. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПОДВОДНЫХ ПРОТЯЖЕННЫХ ОБЪЕКТОВ НА АКУСТИЧЕСКИХ СНИМКАХ ГИДРОЛОКАТОРА БОКОВОГО ОБЗОРА
2.1. Принцип действия гидролокатора бокового обзора
2.2. Алгоритм распознавания протяженных объектов на снимках гидролокатора бокового обзора
2.2.1. Предварительная обработка данных и построение акустической карты рельефа дна
2.2.2. Выделение границ протяженного объекта.
2.2.3. Детектирование протяженного объекта на фоне дна.
2.3 Результаты проверки работы алгоритма идентификации.
Выводы к главе
ГЛАВА 3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПОДВОДНЫХ ПРОТЯЖЕННЫХ ОБЪЕКТОВ ПО ДАННЫМ МНОГОЛУЧЕВОЙ ЭХОЛОКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИСКАТЕЛЯ
3.1. Использование многолучевой эхолокационной информации для обнаружения искусственных протяженных объектов
3.1.1. Модель внешней среды АНПА
3.1.2. Идентификация и определение координат протяженного объекта.
3.1.3. Моделирование работы алгоритма идентификации.
3.2. Идентификация метал л о содержащих подводных протяженных объектов
3.2.1. Принцип действия электромагнитного искателя
3.2.2. Идентификация подводного протяженного объекта по данным ЭМИ.
3.2.3. Результаты идентификации ИПО.
Выводы к главе
ГЛАВА 4. ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОБРАБОТКА РАЗНОРОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ СЕНСОРНЫХ УСТРОЙСТВ АНПА.
4.1. Используемые системы АНПА, сбор и предварительная обработка данных
4.1.1. Бортовая навигационная система.
4.1.2. Телевизионная система
4.1.3. Электромагнитный искатель
4.1.4. Эхолокационные средства идентификации протяженного объекта
4.2. Совместная обработка информации и локализация ИПО
4.3. Результаты натурных испытаний алгоритма интегральной обработки
информации.
Выводы к главе 4.
ГЛАВА 5. УПРАВЛЕНИЕ АНПА ВО ВРЕМЯ ИНСПЕКЦИИ ИСКУССТВЕННЫХ ПРОТЯЖЕННЫХ ОБЪЕКТОВ.
5.1. Обнаружение объекта инспекции
5.2. Управление АНПА во время отслеживания протяженного объекта.
5.3. Управление АНПА во время обследования потенциально опасных участков
5.4. Управление АНПА во время возвращения и проведения гидролокационной съемки окрестности ИПО.
5.5. Реализация алгоритмов в системе управления АНПА, результаты
моделирования, натурных испытаний и опытной эксплуатации
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Международная конференция Океаны Об I , г. Бостон, США, г. Российские конференции и школысеминары 1 Третья всероссийская научнотехническая конференция Технические проблемы освоения мирового океана, Владивосток, г. VIII школасеминар молодых ученых Математическое моделирование и информационные технологии, Иркутск, г. Международная научнотехническая конференция Технические проблемы освоения мирового океана, Владивосток, г. Технические проблемы освоения мирового океана, Владивосток, г. Международная конференция по подводным технологиям , СПетербург, г. Все перечисленные работы за исключением , докладывались автором лично. Доклад 1 был удостоен третьего места на конкурсе аспирантских работ в рамках конференции Об. Публикация результатов работы. По результатам исследований было опубликовано печатных работ, из которых работ материалы конференций, 6 публикации в научных журналах 3 работы размещены в журналах из списка, рекомендованного ВАК ,,. Большинство результатов исследований легли в основу главы V ii Ii ii Применение АНПА для инспекции подводных коммуникаций книги Vi Подводные аппараты . Личный вклад автора. Результаты, составляющие основное содержание диссертации получены автором самостоятельно. АНПА, проведение вычислительных экспериментов, совместная разработка алгоритмов инспекции подводных коммуникаций и проведение натурных экспериментов разработка и реализация алгоритмов управления АНПА при обследовании ИПО, построение полей параметров среды, участие в проведении натурных экспериментов. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, списка условных обозначений, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Основное содержание излагается на 0 страницах, в том числе иллюстрации и 5 таблиц. Объем приложений составляет страниц и включает иллюстраций и 3 таблицы. Список литературы содержит 4 наименований. Последние разделы глав и приложение содержат результаты моделирования или натурных экспериментов, результаты постобработки реальных данных и данные опытной эксплуатации АНПА. В главе 1 приводится обзор существующих методов инспекции искусственных протяжных объектов, дается классификация и характеристики ИПО, описываются цели и задачи инспекции, а также существующие средства обнаружения протяженных объектов. Глава 2 посвящена применению гидролокатора бокового обзора ГБО в качестве средства идентификации подводных протяженных объектов кабелей и трубопроводов. Глава 4 посвящена обработке данных от различных поисковых систем автономного необитаемого подводного аппарата при поиске и обследовании искусственных протяженных объектов. В главе 5 решается задача управления автономным необитаемым подводным аппаратом при поиске и обследовании искусственных протяженных объектов. Приводится разработанный алгоритм управления подводным роботом, который позволяет производить обследование инспектируемого объекта и прилегающей территории морского дна. ГЛАВА 1. В главе приводится обзор существующих методов инспекции искусственных подводных протяженных объектов. Дается классификация и характеристики ИПО, описываются цели и задачи инспекции. Обсуждаются перспективные средства обнаружения протяженных объектов, которые могут быть установлены на АНПА и существующие решения задачи инспекции ИПО. Обосновывается целесообразность применения автономных необитаемых подводных аппаратов для решения задачи инспекции ИПО. Современные коммуникационные линии, проложенные по морскому дну, имеют различное назначение и, как следствие, характеризуются различным набором целей и задач инспекции. Большинство задач инспекции можно решить при использовании автономного необитаемого подводного аппарата в качестве носителя аппаратуры, регистрирующей состояние коммуникаций. В зависимости от специфики инспектируемого объекта можно применять разные бортовые средства идентификации ИПО. Несмотря на значительные различия существующих коммуникаций габариты, материал, назначение и пр. ИПО и делает экономически привлекательным использование АНПА для решения этой задачи.