Для авторов
Найти
Результаты поиска
Найдено результатов: 7.
-
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ КРУПНОРАЗМЕРНЫХ БПЛА ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ КОМПЛЕКСНОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ ТЕРРИТОРИЙ
А. М. Федулин, Д.М. Дрягин2021-04-04Аннотация ▼Целью приведенного в настоящей работе исследования является оценка перспектив-
ности применения крупноразмерных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) боль-
шой продолжительности полета для решения задачи регулярного комплексного обследова-
ния территорий большой площади относительно других применяемых для этого средств,
таких как: малоразмерные БПЛА, космические аппараты для дистанционного зондирова-
ния Земли и пилотируемые летательные аппараты. Рассмотрен вопрос практического
построения программно-аппаратного комплекса бортовой системы технического зрения
на основе крупноразмерного БПЛА «Орион» взлетной массой более тонны, обеспечивающе-
го аэрофотографическую съемку в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне и воздуш-
ное лазерное сканирование подстилающей поверхности с автоматической обработкой
получаемых данных на борту в режиме времени, близком к реальному, с целью выявления
произошедших с предыдущего обследования интересующих изменений. Определены ключе-
вые составные части системы технического зрения, включая требуемую для решения
функциональных задач программно-аппаратную платформу для обеспечения высокопроиз-
водительных вычислений и хранения больших объемов данных. В работе приведена пер-
спективная архитектура построения такой системы, даны расчетные оценки по ее поис-
ковой производительности, массе и потребляемой мощности, определена типовая высота
выполнения полетов, обеспечивающая пространственное разрешения получаемой видовой
информации, необходимое для надлежащей работы алгоритмов объектно-
ориентированного распознавания интересующих изменений, построенных на машинном
обучении сверточных нейронных сетей. Предложены организационно-технические решения
по ускорению цикла обработки данных, с учетом требований законодательства в части
рассекречивания данных аэросъемки. Полученные в ходе выполнения работы результаты
подтверждают, что после выдачи БПЛА «Орион» Федеральным агентством воздушного
транспорта сертификата типа воздушного судна, дающего право выполнения коммерче-
ских полетов в общем воздушном пространстве Российской Федерации, на его базе с ис-
пользованием современных технологий съемки и интеллектуальной обработки данных
можно будет реализовать аэросъемочный комплекс высокой производительности и сте-
пени автономности, тактико-технические и экономические характеристики которого
будут на порядки превосходить существующие на данный момент решения, особенно для
труднодоступных районов страны. -
КЛАССИФИКАЦИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ МУЛЬТИРОТОРНОГО ТИПА С ПРИМЕНЕНИЕМ АЛГОРИТМА YOLO11
В.А. Деркачев171-1802025-07-24Аннотация ▼Рассматривается классификатор радиолокационных изображений беспилотных летательных аппаратов, основанный на нейронной сети, построенной на алгоритме YOLO 11 версии. Решение задачи обнаружения и классификации беспилотных летательных аппаратов стало одной из приоритетных задач в настоящее время. Увеличение числа модификаций беспилотных летательных аппаратов сильно усложняет применение статистических методов классификации, что требует применения новых подходов в решении задачи классификации. Развитие нейросетевых методов, одновременно с увеличением производительности вычислителей для обучения, с одной стороны, и встраиваемых решений, с другой, позволяет осуществлять классификацию летательных аппаратов с применением радиолокационных изображений в реальном масштабе времени. Применение алгоритма YOLO11 позволяет, помимо определения класса цели, осуществить оценку дальности до наблюдаемого объекта. Использование радиолокационных изображений оправданно в связи с тем, что визуальное наблюдение не всегда является возможным, из-за сложных погодных условий и темного времени суток. Для обучения нейронной сети предполагается использовать набор радиолокационных изображений, полученный с применением авторской модели генерации данных с произвольной конфигурацией беспилотных летательных аппаратов. Проведено обучение нейронной сети класса Detection YOLO11s (9,4 млн. параметров) на выборке радиолокационных изображений двух классов общим числом 8192. В результате обучения получена точность 0,99 для классификации на 2 классах объектов (на тестовых модельных данных). Были проведены тесты с применением натурных данных, снятых с применением радиолокационной системы миллиметрового диапазона TI IWR1642, в результате которых достигнута безошибочная классификация объектов на малой выборке.
-
КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ВИЗУАЛЬНОЙ НАВИГАЦИИ ПО ЕСТЕСТВЕННЫМ ОРИЕНТИРАМ ДЛЯ БПЛА, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ НЕДОСТУПНОСТИ ГНСС
С. В. Кулешов , А. В. Кваснов , А. А. Зайцева , А.Л. Ронжин2025-04-27Аннотация ▼Целью исследования является обеспечение возможности навигации БПЛА при невозможно-
сти применения спутниковых средств глобального позиционировании с использованием ГНСС в
условиях РЭБ. Для достижения поставленной цели предлагается комплексный подход к обеспече-
нию навигации БПЛА по визуальным ориентирам с использованием систем технического зрения.
Предлагается синтез изображений подстилающей поверхности за счет комплексирования данных
сенсоров, повышающий качество позиционирования БПЛА при условии отсутствия спутниковых
навигационных систем. Показано, что при совмещении изображений дистанционного зондирова-
ния, имеющих различную природу происхождения и изменяющиеся внешние условия эксплуатации
(день-ночь, зима-лето и т.д.), важно наиболее полно локализовать объекты подстилающей по-
верхности. В системе технического зрения для визуальной навигации БПЛА по естественным ори-
ентирам предложен метод электромеханической развертки изображения, позволяющий увели-
чить поле зрения камеры произвольного диапазона. Проведено моделирование характеристик сис-
темы технического зрения с электромеханической разверткой для определения границ применимо-
сти к задаче визуальной навигации. Показано, что наиболее значимым параметром точности
позиционирования является высота съемки подстилающей поверхности, которая квазилинейна
при условии фиксированного угла наклона камеры, а для качественного позиционирования наилуч-
шим вариантом является фронтальное положение камеры в точке надира. Предложенный подход
позволяет создавать виртуальные 3D-модели подстилающей поверхности, тем самым увеличивая
возможности по более точному распознаванию объектов на основе масштаба и размеров сегмен-
тируемых областей. Измерение угла места камеры может быть использовано для обнаружения и
распознавания естественных ориентиров, которые могут быть заранее определены (точки пере-
сечения дорог, здания или сооружения, объекты коммуникаций и т.д.). С другой стороны, фрон-
тальное положение камеры с нулевым углом места выгодно для сверки маршрута полета, пози-
ционируя положение БПЛА относительно опорного ориентира. Это обусловлено тем, что с ши-
роким использованием программного обеспечения, основанного на математических моделях, тех-
нологию фотограмметрической линейки стало целесообразно применять для количественного
измерения планов местности и карт. -
УПРАВЛЕНИЕ ГРУППОЙ БПЛА ПРИ ОТРАБОТКЕ КРИЗИСНЫХ ПОЛЕТНЫХ СИТУАЦИЙ В РЕШЕНИИ ТРАНСПОРТНЫХ ЗАДАЧ
А.И. Савельев , В.В. Лебедева , И.В. Лебедев , К.В. Камынин , Л.Д. Кузнецов , А.Л. Ронжин2022-04-21Аннотация ▼В работе обоснована актуальность разработки алгоритмов управления группой БпЛА
при возникновении кризисных ситуаций, влияющих на выполнение поставленной задачи по
доставке грузов в труднодоступные места. Описан алгоритм автономного коллективного
(децентрализованного) управления группой БпЛА при выполнении целевой задачи транспор-
тировки грузов, а также комбинированного управления при возникновении кризисных ситуа-
ций, когда режим автономного управления невозможно реализовать в полном объеме. Под-
робно описан алгоритм отработки кризисной ситуации при нехватке энергетического ресур-
са на борту БпЛА и возврате агентов группы на стартовую позицию. Представлены резуль-
таты моделирование движения группы БпЛА мультироторного и самолетного типов и от-
работки кризисной ситуации по управлению группой БпЛА на основе информации о запасах
энергетических или топливных ресурсов. В ходе проведения экспериментов итеративно вы-
полнялся расчет остатка топлива при движении БпЛА в точку посадки, а также количест-
ва топлива, доступного БпЛА в данный момент времени. В результате экспериментов было
выявлено, что время расчета остатка энергетического ресурса не превышает 6,792 мс.
В случае, если топливо заканчивается у лидера, миссия транспортировки груза завершается
досрочно, поскольку не может быть выполнена без участия лидера. При выходе из строя
нескольких ведомых миссия может быть продолжена в том случае, если их количество не
превышает заданного значения, критичного для продолжения миссии доставки груза. Приве-
дены результаты экспериментальных исследований моделированию полета БпЛА с грузом, в
ходе которых выполнялось построение полетной маршрута, имитирующего криволинейную
траекторию движения в городских условиях от точки старта до конечной точки, где проис-
ходит посадка БпЛА и передача груза. В экспериментах использовался разработанные БпЛА
и бортовая система крепления термоконтейнера. При проведении летных испытаний сред-
няя скорость горизонтального движения БпЛА была задана 10 м/с. Протяженность полета
составляла 5350 м. Время, затраченное на полет, составило 13 мин. 51 с. -
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ УСЛОВИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ В ГРУППЕ БПЛА
И.Б. Сафроненкова , А.Б. Клименко2021-12-24Аннотация ▼Рассмотрена проблема распределения вычислительной нагрузки в группе беспилот-
ных летательных аппаратов (БПЛА) при осуществлении мониторинга некоторой области
в изменяющихся условиях внешней среды, которая оказывает непосредственное влияние на
потребление бортового энергоресурса. Описан один из этапов решения задачи мониторин-
га, осуществляемого гетерогенной группой БПЛА, заключающийся в распределении БПЛА
по полосам сканирования. Отмечено, что при выполнении данного этапа, отсутствует
возможность учета факторов влияния окружающей среды, что важно ввиду ограниченно-
сти бортовых энергоресурсов. В связи с этим, весьма вероятна ситуация, когда БПЛА не в
состоянии выполнить назначенную на него подзадачу, что ставит под угрозу выполнения
всей миссии группы. Во избежание данной ситуации, предложено использовать методику
принятия решения о необходимости перераспределения нагрузки в группе мобильных робо-
тов (МР). В основе принятия решения лежит процедура онтологического анализа, позво-
ляющая ограничить число вариантов для переноса нагрузки. Разработана модель онтоло-
гии распределения вычислительной нагрузки в группе БПЛА, учитывающая возможность
привлечения дополнительной производительности либо за счет ресурсов соседних БПЛА,
либо за счет устройств «туманного» слоя. Приведены примеры продукционных правил, на
основе которых принимается решение о необходимости переноса нагрузки. Показано, что
при увеличении числа изменений условий окружающей среды, время использования допол-
нительных вычислительных ресурсов уменьшается, что, приводит к необходимости привлечения их большего объема для выполнения поставленной задачи. Проведена сравнительная оценка объема привлекаемых ресурсов при реализации двух методов-аналогов решения задачи переноса вычислительной нагрузки в зависимости от частоты изменений условий
окружающей среды. Результаты вычислительных экспериментов показали, что эффективность применения метода на основе онтологического анализа в динамичной среде выше, чем метода на основе ЛГУ (локальных групп устройств). Это позволяет увеличить
время совместного выполнения миссии группой роботов. -
МОДЕЛЬ РАССЕЯНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ ОТ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
В. А. Деркачев2021-07-18Аннотация ▼Рассматривается модель рассеяния радиолокационных сигналов от беспилотных ле-
тательных аппаратов (БПЛА) мультироторного типа для формирования обучающих дан-
ных нейросетевого классификатора. В последнее время к изучению вопроса обнаружения и
классификации малоразмерных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) наблюдает-
ся повышенный интерес, который связан с развитием номенклатуры БПЛА в продаже и
производстве. Помимо развития БПЛА увеличение производительности вычислителей по-
зволило создавать классификаторы с использованием новых нейросетевых алгоритмов.
Данная модель осуществляет формирование радиолокационных изображений, получаемых
в результате отражения от беспилотного летательного аппарата радиолокационного
сигнала с линейной частотной модуляцией с учетом конфигурации, характеристик, теку-
щего местоположения и параметров полета наблюдаемого объекта. При расчете отра-
женного сигнала учитывается углы поворота БПЛА (тангажа, крена и рыскания), скоро-
сти полета, размера и местоположения винтов в текущей конфигурации БПЛА. Получен-
ная модель может быть полезна для формирования обучающего набора классификатора
беспилотных летательных аппаратов мультироторного типа, построенного с использо-
ванием сверточных нейронных сетей. Необходимость использования модели, формирую-
щей данные для нейронной сети, обуславливается требованием к большому числу обучаю-
щих и верифицирующих выборок, а также большим разнообразием конфигураций беспи-
лотных летательных аппаратов, что сильно увеличивает сложность и стоимость созда-
ния обучающего датасета с применением экспериментальных измерений. Помимо собст-
венно обучения нейронной сети, данную модель можно применить для оценки возможно-
сти обнаружения и классификации различных видов мультироторных БПЛА, в разработке
специализированной радиолокационной станции обнаружения данного вида объектов. -
СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ЗАКОНА УПРАВЛЕНИЯ БПЛА В УСЛОВИЯХ ВЕТРОВЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ С ВХОДНЫМИ ОГРАНИЧЕНИЯМИ
Г. Е. Веселов, Ингабире Алин2020-07-20Аннотация ▼Рассматривается применение методов синергетической теории управления (СТУ) к про-
блеме синтеза системы управления беспилотным летательным аппаратом (БПЛА) в условиях
действия ветровых возмущений. Основной задачей исследования является разработка синерги-
ческого метода синтеза нелинейных систем управления БПЛА с жёстким крылом, гаранти-
рующих асимптотическую устойчивость замкнутых систем при движении по заданной тра-
ектории, устойчивость и адаптивность при значительной нелинейности математических
моделей управления БПЛА с жёстким крылом в условиях влияния ветровых возмущений. Кроме
того, важной задачей при синтезе систем управления различными объектами, в том числе и
БПЛА, является учёт ограничений на переменные состояния объекта управления, которые
могут обуславливаться как требованиями к энергоэффективности и безопасности систем,
так и другими ограничениями и требованиями, накладываемые на эти координаты. В статье
предлагается процедура синтеза нелинейных векторных систем управления БПЛА с жёстким
крылом методами СТУ, обеспечивающих инвариантность к действию внешних неизмеряемых
возмущающих воздействий, выполнение заданных технологических целей управления, асимпто-
тическую устойчивость замкнутой системы, а также учёт введенных ограничений на внут-
ренние координаты БПЛА. Предлагаемая в статье процедура синергетического синтеза век-
торных нелинейных систем управления БПЛА с жёстким крылом гарантирует эффективное
использование такого типа БПЛА в решении различного рода задач, в том числе и при функцио-
нировании таких БПЛА в качестве элементов группы автономных объектов, решающих задан-
ную групповую технологическую задачу. Эффективность предлагаемого подхода к синергети-
ческому синтезу стратегий управления подтверждается результатами компьютерного моде-
лирования синтезированной нелинейной векторной системы управления БПЛА с жёстким кры-
лом. Предлагаемый метод синергетического синтеза системы управления БПЛА с жёстким
крылом, может быть применён для разработки перспективных имитационных пилотажно-
навигационных комплексов, моделирующих поведение БПЛА в условиях присутствия ветровых
возмущений и послужить основой для улучшения лётно-технических характеристик БПЛА.
1 - 7 из 7 результатов
