Найти

Результаты поиска

• МЕТОД КОНТРОЛЯ ПРОСТРАНСТВА РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМОЙ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ

  С.М. Соколов , А.А. Богуславский , А. Б. Бугеря , М.А. Ильенков

  2026-04-29

  Аннотация ▼

  С ростом востребованности подвижных робототехнических комплексов с повышенной степенью автономности существенно возрастает требование их информационной осведомлённости. В обеспечении этой осведомлённости ведущее место занимают системы технического зрения. Для поддержки функционирования группировок, как и каждого, отдельно взятого робота, требуется формирование информационного поля, позволяющего оперативно принимать решения в системах управления как отдельными роботами, так и всей группировкой в целом. Желание возложить на РТК всё большее число самостоятельно решаемых задач требует от СТЗ всё более широкого и детального рассмотрения области функционирования. Распределённые системы наблюдения и контроля пространства являются одним из перспективных направлений решения данной задачи, обеспечивая формирование единого информационного поля на основе кооперативного восприятия, совместной локализации и семантической интерпретации обстановки. В работе рассматривается задача контроля распределённой системой технического зрения заданной области пространства с целью обнаружения в этой области объектов интереса с известным характерным размером. При этом предполагается возможность расположения видеокамер как на наземных, так и на воздушных средствах. Описывается компоновка распределённой системы технического зрения для решения сформулированной задачи. Ядром описываемой системы является унифицированный информационный модуль со всенаправленным регистрирующим блоком. Модуль выступает агентом распределённой СТЗ. Несколько таких модулей распределяются по указанной на карте области пространства с учётом особенностей рельефа и других объектов, располагающихся в этой области. Решается задача выбора оптимального по ряду критериев состава распределённой системы. Предлагается методика планирования расположения агентов с заданными характеристиками регистрирующих блоков по заданной 3D-карте местности для обеспечения обнаружения объектов интереса с известными характерными размерами. Приводится алгоритм расчёта мест расположения СТЗ с фиксированными полями зрения для контроля заданного участка пересечённой местности на предмет выявления статичных объектов с известными характерными размерами и отличием от окружающего фона по отражающей способности либо перемещающихся объектов

• ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ БОРТОВЫХ СИСТЕМ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ СРЕДСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТЗ

  С.М. Соколов, А. А. Богуславский, С. А. Романенко

  2020-07-10

  Аннотация ▼

  Целью исследования является повышение эффективности информационного обеспе-чения автономных подвижных средств с использованием зрительных данных и технологий его разработки за счёт рационального использования нетрадиционных вычислителей и специальной подготовки алгоритмического обеспечения. Использование нетрадиционных, гетерогенных вычислительных средств позволяет существенно расширить круг задач об-работки зрительных данных в масштабе реального времени и, тем самым, увеличить си-туационную осведомлённость автономных РТК и оперативность её получения. Рацио-нальное использование нетрадиционных вычислителей требует существенной переделки алгоритмического обеспечения. Большинство алгоритмов применяемых при обработке изображений, были разработаны в расчёте на реализацию на традиционных, фон-Неймановских архитектурах вычислителей и требуют существенных усилий для реализа-ции на параллельных структурах и разработки специальных инструментальных средств программирования. В работе сделан акцент на исследования в области использовании ПЛИС и рассмотрен ряд подходов в специальной подготовке необходимого алгоритмического обеспечения. В качестве модельных, демонстрационных примеров использования не-традиционных вычислителей рассмотрена реализация таких алгоритмов обработки зри-тельных данных, которые активно используются в широком круге задач информационного обеспечения целенаправленных перемещений мобильных РТК. Описана подготовка и реали-зация на ПЛИС таких алгоритмов, как построение гистограмм, вычисление оптического потока, сегментация изображений. Приведены результаты экспериментов на действующих макетах бортовых вычислителей. В качестве исходных данных использованы зрительные данные, собранные при движении мобильных средств в условиях естественной среды. Всё используемое программное обеспечение выполнено на основе унифицированного каркаса программного обеспечения систем технического зрения реального времени отечественной разработки. В заключении обсуждаются дальнейшие шаги в указанном направлении, с учё-том стремления к использованию отечественных программно-аппаратных средств.

• ОРГАНИЗАЦИЯ ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ПОДВИЖНЫХ СРЕДСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗРИТЕЛЬНЫХ ОРИЕНТИРОВ

  С. М. Соколов , Н.Д. Беклемишев , А. А. Богуславский

  2021-04-04

  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.

• СПЕЦИАЛЬНОЕ МОДЕЛЬНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОАКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ГРУППОВЫМ ПОВЕДЕНИЕМ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

  О. В. Кофнов , С.А. Потрясаев , Б.В. Соколов , П. М. Трефилов

  2021-04-04

  Аннотация ▼

  Рассматривается проактивное управление групповым поведением робототехнических
  средств на основе поведенческих моделей, где интеллект формируется как результат пове-
  дения множества физических сущностей. Исследуемый комплекс представляет собой мно-
  жество распределенных агентов, функционирующих в реальном масштабе времени в среде с
  возмущающими воздействиями. Для рассматриваемого сетевого объекта используется мо-
  дель взаимодействия Дж. Бойда, описывающая цикл работы системы управления этого объ-
  екта. Исходными данными для решения поставленной задачи управления являются горизонт
  планирования, сценарий действия группы, множество агентов с сопоставленным им набором
  элементарных действий, множество предметно ориентированных ограничений на использо-
  вание сценария и показатель качества решения задачи управления. Требуется осуществить
  распределение агентов в пространстве и во времени на множестве действий сценария с уче-
  том всех возможных ограничений. Разработанная технология позволяет опережать воз-
  можные сценарии реализации возмущающих воздействий. Используется методология ком-
  плексного предсказательного моделирования процессов проактивного управления и координа-
  ции поведения самоорганизующейся группы роботов, где в качестве базовых моделей исполь-
  зуются новые логико-динамические модели. Одним из основных достоинств разработанных
  комбинированных моделей, методов, алгоритмов и программ является обеспечение на кон-
  цептуальном, модельно-алгоритмическом, информационном и программном уровнях детали-
  зации корректного согласования аналитико-имитационных моделей управления структурной
  динамикой сложных динамических объектов с их логико-алгебраическими и логико-
  лингвистическими аналогами (моделями), построенными на основе интеллектуальных ин-
  формационных технологий. Также разработан специализированный язык описания и исследо-
  вания как задач моделирования, планирования, проактивного мониторинга и управления ука-
  занными объектами, так и задач диалогового взаимодействия, планирования вычислений,
  обработки данных и знаний. Основное отличие и достоинство предложенного подхода со-
  стоит в том, что задачи моделирования, планирования и управления конфигурацией и рекон-
  фигурацией робототехнических средств решаются не изолировано, а интегрировано в рам-
  ках общей проблемы проактивного управления структурной динамикой.

• МЕТОДИКА И ПРАКТИКА ПОВЫШЕНИЯ АВТОНОМНОСТИ НАЗЕМНЫХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

  С.М. Соколов , A.A. Богуславский

  2025-04-27

  Аннотация ▼

  Тенденции развития современной робототехники и потребности практики требуют повы-
  шения степени автономности робототехнических комплексов. Повышение степени автономно-
  сти, в свою очередь, требует увеличения ситуационной осведомлённости и, как следствие, увели-
  чение объёма данных и эффективности их обработки в масштабе реального времени на бортовых
  ресурсах. При этом сохраняется требование экономической целесообразности предлагаемых ре-
  шений. С учётом того, что в отечественной практике в большинстве случаев используются те-
  леуправляемые роботы, возникает необходимость наращивания их автономности, с использова-
  нием уже имеющихся технических решений. Такое направление развития робототехнических ком-
  плексов называется переходом от телеуправления к супервизорному управлению. На этом пути
  осуществляется передача всё большего количества информационно- управляющих функций от
  оператора к бортовой информационно-управляющей системе. На основе анализа мирового и соб-
  ственного опыта разработок робототехнических комплексов, авторской методики создания ро-
  ботов с повышенной степенью автономности, нами выделен ключевой элемент обеспечения ин-
  теллектуальной автономности мобильных средств. Предложен унифицированный программно-
  аппаратный модуль информационного обеспечения мобильных роботов. Основу модуля образует
  система технического зрения с открытой программно-аппаратной архитектурой. Этот модуль
  позволяет наращивать степень автономности наземных робототехнических комплексов в части
  интеллектуальной автономности постепенно, оставаясь в рамках экономической целесообразно-
  сти. Открытая программная архитектура модуля учитывает имеющееся де-факто разнообразие
  аппаратных решений в существующих телеуправляемых подвижных средствах и позволяет про-
  изводить увеличение степени автономности – переходить от режима телеуправления к суперви-
  зорному управлению пошагово, сообразно решаемым задачам и доступным средствам. Предлага-
  ется методика создания новых или реинжиниринга уже существующих образцов РТК. Методика
  включает анализ общей компоновки РТК с акцентом на программно-алгоритмическую часть бор-
  товой информационно-управляющей системы. При этом учитываются условия согласования тре-
  бований к сенсорной и вычислительной частям. В работе рассмотрены примеры применения этой
  методики к усовершенствованию уже существующих образцов наземных РТК. Приводятся по-
  становки практических задач и примеры их решения с помощью предлагаемого модуля

• АНАЛИЗ СЦЕНЫ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ ПОДВИЖНЫХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

  С.М. Соколов

  2024-04-16

  Аннотация ▼

  Современные роботы способны выполнять все более сложные задачи, которые
  обычно требуют высокой степени взаимодействия с окружающей средой, в которой им
  приходится работать. Как следствие, роботизированные системы должны обладать глу-
  бокими и конкретными знаниями о своих рабочих пространствах, которые выходят далеко
  за рамки простого представления показателей, которое роботизированная система мо-
  жет создать с помощью приёмов обработки только зрительных данных, например в зада-
  че одновременной локализация и картографирования (SLAM). Анализ сцены является свя-
  зующим звеном между распознаванием объектов и знанием об окружающем мире и в том
  или ином виде присутствует в процессе извлечения из зрительных данных информации,
  необходимой для решения конкретной задачи. В статье представляется систематизиро-
  ванный подход к обеспечению анализа сцены бортовыми СТЗ. Рассматриваются техноло-
  гии анализа сцены как составной части повышения степени автономности подвижных
  РТК. Ряд технологий только предстоит освоить и воплотить в жизнь, но общая струк-
  тура позволяет постепенно углублять анализ сцены на борту РТК, тем самым повышая
  степень автономности без коренной переделки бортовой информационно-управляющей
  системы и СТЗ, как ключевой части информационного обеспечения. Информация, извлечённая из зрительных данных, интегрируется в многослойную карту, обеспечивая высоко-
  уровневое представление окружающей среды, которое воплощает в себе знания, необхо-
  димые робототехническому комплексу для реального выполнения сложных задач. Много-
  слойная карта представляет собой форму хранения знаний об окружающей обстановке и
  объектов в ней. Эта карта объединяет пространственную иерархию объектов и мест с
  семантической иерархией понятий и отношений. Описываются структуры для представ-
  ления данных в различных слоях этой карты и механизмы их использования. В частности,
  для описания маршрутов движения РТК, используются принципы интерпретирующей на-
  вигации, для представления информации об условиях функционирования и объектах инте-
  реса структуры сигнатур. В основе программной реализации предлагаемых механизмов
  используется унифицированный подход на основе программного каркаса СТЗ реального
  времени. Приводятся примеры использования описанных технологий при решении задач
  информационного обеспечения целенаправленных перемещений наземных РТК.

• СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СТЕПЕНИ АВТОНОМНОСТИ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

  C.М. Соколов

  2023-04-10

  Аннотация ▼

  На фоне всё возрастающих потребностей в робототехнических комплексах с повы-
  шенной степенью автономности и намечающемуся переходу к их широкому использованию
  актуализируется потребность в технологиях оценки качества и сравнения степени авто-
  номности таких устройств. В статье описывается текущее состояние вопросов оценива-
  ния и сравнения степени автономности беспилотных комплексов. Приводятся известные
  оценки степени автономности. В существующей системе классификации выделяется ав-
  тономность информационная и интеллектуальная, которые рассматриваются в тесной
  связи. Предлагаются решения, дополняющие известные подходы к общему определению
  степени автономности и позволяющие формировать количественные оценки степени ав-
  тономности роботов в различных областях народного хозяйства. Рассматриваются тех-
  нологии, направленные на автоматизацию получения этих оценок. В частности, обсужда-
  ется возможность использования хорошо освоенного отечественными исследователями
  инструментария нечётких когнитивных карт для определения степени автономности в
  условиях неполноты информации, наличия качественной информации и влияние человече-
  ского фактора. Обосновывается необходимость развития онтологий предметных облас-
  тей для обеспечения возможности сравнения степени автономности различных робото-
  технических комплексов и их группировок. В целом, указывается подход, который направ-
  лен на систематизацию оценок качества и эффективности применения автономных ро-
  ботов, и может позволить в короткие сроки подготовить методическую базу широкого
  внедрения робототехники. Одним из положительных следствий такого системного подхо-
  да является унификация формулировок и решений (модулей) в задачах информационного
  обеспечения РТК, что, в свою очередь облегчает взаимодействие между пользователями,
  заказчиками и разработчиками. Разработчикам РТК систематизированный подход даёт
  возможность повторного использования удачных решений в различных комбинациях.
  В заключении выражаются пожелания к сообществу отечественных робототехников в
  объединении усилий к унификации терминологии, описании постановок задач и метрик
  интеллектуальности робототехнических комплексов.

• ОНТОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД В СОЗДАНИИ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ С ПОВЫШЕННОЙ СТЕПЕНЬЮ АВТОНОМНОСТИ

  С. М. Соколов

  42-59

  2022-04-20

  Аннотация ▼

  Рассматриваются аспекты, необходимые для воплощения робототехнических ком-
  плексов с повышенной степенью автономности (РТК с ПСА) в практическую работу. Указы-
  ваются отличительные особенности таких комплексов, потребности соответствующих
  интеллектуальных информационно управляющих систем (ИИУС). Выделяется требование
  ситуационной осведомлённости и, как следствие, необходимость разнообразной системы
  представления знаний, средств восприятия внешней среды и сопоставления оперативной
  информации с моделями и априорной информацией об этой среде. Кроме того, указывается
  на необходимость автоматизации процессов создания РТК с ПСА, доступности, упрощения
  их использования. С целью ответа на поставленные вопросы в работе предлагается использовать концепцию и механизмы онтологий применительно к автономной робототехнике.
  Приводятся примеры уже имеющихся решений в этой области. В робототехнике онтологии
  используются для определения и концептуализации знаний, принятых сообществом, с исполь-
  зованием формального описания, которое является машиночитаемым, доступным для со-
  вместного использования и содержит гибкость для обоснования этих знаний, чтобы вывес-
  ти дополнительную информацию. Онтологии представляют значительный интерес для
  мультиагентных систем для организации взаимодействия между агентами и с другими сис-
  темами в гетерогенных средах, возможности повторного использования и поддержки разра-
  ботки новых РТК. Описывается предлагаемое автором построение онтологии в такой при-
  кладной области как информационное обеспечение целенаправленных перемещений автоном-
  ных наземных средств на основе систем технического зрения. Всё рассмотрение ведётся в
  конфигурационном пространстве информационно-управляющих систем РТК с ПСА.
  Это пространство позволяет агрегировать большое количество разнообразных технологий,
  используемых при построении РТК. Воплощению конкретной системы соответствует
  «точка сборки». Согласование форм представления знаний в ИИУС обеспечивается последо-
  вательным рассмотрением плоскостей в этом пространстве. В качестве связующего звена –
  средства для автоматизированного перевода описаний дескриптивных онтологий в описания
  функциональных, машиночитаемых онтологий предлагается использование языка информа-
  ционно-двигательных действий и команд интерпретирующей навигации. В заключении рас-
  сматриваются ближайшие перспективы развития описанного подхода, высказываются по-
  желания/предложения к отечественному сообществу робототехников.

• ПОВЫШЕНИЕ ПОИСКОВЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ АВТОНОМНЫХ НЕОБИТАЕМЫХ ПОДВОДНЫХ АППАРАТОВ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНЫХ МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ

  Н. А. Соколов , А.В. Рычков

  2021-04-04

  Аннотация ▼

  В статье обосновывается актуальность решения задач поиска неразорвавшихся бо-
  еприпасов, а также археолого-геологических изысканий в акваториях внутренних вод и
  прибрежных зон Российской Федерации. На примерах выполнения работ по разминирова-
  нию в акватории Балтийского моря и детального магнитометрического обследования ак-
  ватории Фанагории показываются широкие возможности современной аппаратуры по
  локализации объектов, перекрытых донными отложениями и визуально незаметных на
  поверхности дна. Рассматриваются преимущества применения автономных необитаемых
  подводных аппаратов для метода поиска ферромагнитных предметов, основанного на
  регистрации пространственно распределенных магнитных аномалий. Показаны направле-
  ния развития многоканальных магнитометрических средств поиска. Выявлены потенци-
  альные возможности многоканальных магнитометрических систем по идентификации
  объектов поиска. На примере существующей технологии поиска водолазным способом
  показывается, что обеспечиваемый таким способом темп разведки является крайне низ-
  ким даже при наиболее благоприятных условиях: наилучшей видимости, пологом склоне
  дна с твердым основанием. При этом время на разведку участка акватории водолазным
  способом вдоль одного берега составит около 5 часов в благоприятных условиях, а, следо-
  вательно, такой способ не может применяться при обследовании больших акваторий.
  С учетом достигнутого на современном этапе уровня технологий для автоматизации
  подводных работ предлагается применять автономные необитаемые подводные аппара-
  ты с установленной в качестве целевой нагрузки многоканальной магнитометрической
  системой. Кроме автоматизации процесса выполнения задач, применение необитаемых
  подводных аппаратов позволит или полностью исключить, или существенно снизить опас-
  ное воздействие на человека мероприятий по поиску неразорвавшихся боеприпасов и вред-
  ных факторов глубоководных работ, а так же снизить материальные и временные за-
  траты за счет сокращения операций по обслуживанию водолазного оборудования. Обра-
  ботка результатов съемки и создание карты магнитных аномалий позволит выявить
  структуры, геомагнитные свойства которых заметно отличаются от естественного
  магнитного фона. Подобная методика позволяет значительно повысить информатив-
  ность и достоверность результатов обследования акваторий, обеспечивая выявление ви-
  зуально незаметных объектов, обладающих собственным магнитным полем. На основе
  теории электромагнитного поля и магнитостатики разработана методика расчетной
  оценки параметров и эффективности функционирования многоканальной магнитометри-
  ческой системы для необитаемых подводных аппаратов. Методика предназначена для
  оценки параметров и возможностей по обнаружению ферромагнитных объектов и пред-
  варительной оценки эффективности ведения поиска. В качестве критерия (достижениеположительного результата оценки параметров и эффективности функционирования мно-
  гоканальной магнитометрической системы), в соответствии со Стандартами противо-
  минной деятельности IMAS, принято условие: обнаружение объекта определенного типа на
  заданной глубине. Влияние вышеперечисленных данных на решение задачи оценивалось в ре-
  зультате имитационного компьютерного моделирования в программной среде системы ав-
  томатизированного проектирования MathCAD с дальнейшей визуализацией результатов.