ОРГАНИЗАЦИЯ ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ПОДВИЖНЫХ СРЕДСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗРИТЕЛЬНЫХ ОРИЕНТИРОВ

Аннотация

Рассматривается решение навигационной задачи с помощью системы технического зрения, определяющей положение подвижного средства относительно ориентиров, ука- занных в окружающем пространстве. Навигация по ориентирам является наиболее объек- тивным критерием расположения подвижного средства в окружающем пространстве. Способ измерения параметров соотношений, характеризующих расположение подвижного средства относительно ориентиров, является почти независимым от других навигацион- ных измерений. Ввод данных для корректировки координат и других параметров движения может производится не непрерывно, а в некоторые дискретные, и, в общем случае, до- вольно редкие моменты времени. Рассматривается общая схема решения: от постановки, до получения навигационной информации. Кратко описывается комплексирование получен- ных данных с данными от других навигационных средств, анализируются ключевые про- блемы и параметры СТЗ, влияющие на точность получаемых результатов. Ключевым мо- ментом в рассматриваемом способе является решение системы уравнений, описывающих положение робототехнических комплексов относительно указанных ориентиров. Эта система решается модифицированным методом Гаусса-Ньютона для нелинейной переопределенной системы уравнений. Заменой левой части каждого уравнения ее дифференциа- лом в точке начального приближения осуществляется линеаризация. Значения неизвестных в переопределенной системе линейных уравнений, при которых сумма квадратов невязок в уравнениях является минимальной, могут быть получены либо методом SVD (сингулярного разложения), либо с помощью симметризации системы. При этом SVD более устойчив к накоплению вычислительной погрешности, но несколько более требователен к ресурсам компьютера и сложнее в реализации. Мы использовали решение методом симметризации как более простое. Полученная система решается методом квадратного корня (Холецко- го). Для обнаружения ориентиров в составе СТЗ используются два вида модулей СТЗ – панорамный, на основе камеры с объективом типа «рыбий глаз» и стерео. Предложенный способ позволяет решать задачу уточнения параметров движения по отдельным, разре- женным измерениям собственного положения и скорости относительно ориентиров в окружающем пространстве. Независимо и в комплексе с другими средствами навигации описанный подход обеспечивает высокоточное определение навигационных параметров в различных условиях движения. Описываются результаты натурных экспериментов с ма- кетом предложенной системы при движении в различных условиях. Обсуждаются пути совершенствования и развития рассмотренного подхода.