Найти

Результаты поиска

• 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.

• КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ОЦЕНКИ ПОГРЕШНОСТИ ПОДДЕРЖАНИЯ СТРОЯ ПОДВОДНЫХ АППАРАТОВ ПРИ ЗАДЕРЖКАХ НАВИГАЦИОННЫХ ДАННЫХ

  А.Н. Каркищенко

  212-226

  2026-09-10

  Аннотация ▼

  Изучается влияние задержек в получении навигационной информации на поддержание строя подводных аппаратов в режиме «лидер-ведомые». Исследование опирается на предположение о градиентном принципе управления строем в процессе движения. Сложность задачи обусловлена неизвестностью траектории лидера, неполным знанием и нестационарностью среды, ошибками измерений. Полученные результаты не зависят от конфигурации аппаратов в строе. Показано, что достаточно исследовать влияние навигационных задержек на движение одного аппарата. Основные предположения: траектория движения лидера неизвестна; все взаимодействия между лидером и ведомыми аппаратами синхронизированы; лидер с определенной частотой передает свои координаты другим аппаратам; смещения ведомого аппарата от его места в строе могут происходить в любом пространственном направлении. Предполагается, что между получением данных о положении лидера ведомый аппарат движется по прямой линии в направлении, выбор которого можно сделать многими способами. Рассматрива­ется один из вариантов выбора такого направления и строится математическая модель движения. Ввиду того, что момент поступления информации неизвестен, применяется нелинейный закон для описания движения ведомого аппарата, учитывающий расстояние до целевой точки. Найдены оценки уклонения аппарата от целевой позиции в строе в каждый момент времени, а также усредненные оценки его уклонения на отрезке времени между получением навигационной информации и на всей траектории. Предложена и обоснована верхняя оценка интегрального уклонения, позволяющая дать простую интерпретацию факторов, влияющих на уклонение и нарушение строя

• МЕТОД ИНФОРМАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОПЕРАТОРА И АНПА, ОСНАЩЕННОГО ГИДРОАКУСТИЧЕСКИМ КАНАЛОМ СВЯЗИ, ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЦЕЛЕВЫХ ОБЪЕКТОВ

  А.Ю. Коноплин , А. П. Юрманов , А. Ю. Родионов , Р.П. Василенко, М.О. Панчук

  2026-04-29

  Аннотация ▼

  Выполнение автономными необитаемыми подводными аппаратами (АНПА) инспекционных и манипуляционных операций под контролем оператора ограничено низкой пропускной способностью гидроакустического канала связи, не позволяющей передавать видеопоток и качественные фотоизображения в реальном времени. В то же время существующие методы автоматического распознавания целевых объектов бортовыми системами технического зрения АНПА не гарантируют точного определения местоположения и формы объекта при наличии на нем дефектов (заиливание, биологические обрастания, механические повреждения). Для решения указанной проблемы в статье ставится задача разработки метода, обеспечивающего посредством низкопропускного гидроакустического канала связи информационное взаимодействие оператора с АНПА для оценки оператором качества распознавания целевых объектов с последующим формированием целеуказаний для аппарата и его бортового манипулятора. В основе метода используется алгоритм идентификации объектов с дефектами, использующий модифицированное ICP-совмещение облаков точек с исключением дефектных областей и характерных особенностей (ХО). Выявленные ХО и области дефектов преобразуются в компактный набор геометрических примитивов, передаваемый оператору по гидроакустическому каналу связи с АНПА. На основе полученной информации, поступающей от АНПА телеметрии, а также эталонной трёхмерной модели объекта графический интерфейс визуализирует сканируемую сцену, позволяя оператору оценить точность распознавания. Натурные испытания метода проводились с использованием гидроакустического модема производства ИПМТ ДВО РАН и бортового вычислителя NVIDIA Jetson TX2. Передаваемый в течение минуты информационный пакет содержал тип объекта, его положение, карту дефектов и описание ХО при объеме данных, на три порядка меньшем по сравнению с передачей полного облака точек сканируемого объекта. На основе полученной информации оператор подтверждал успешность идентификации объекта, до 30% площади поверхности которого были покрыты дефектами. Практическая значимость метода заключается в возможности выполнения ответственных миссий под контролем оператора в условиях неопределенности окружающей среды.

• МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ В СОСТАВЕ СТЕНДА ОТЛАДКИ И СОПРОВОЖДЕНИЯ АНПА

  Н.К. Киселев, Л. А. Мартынова, И. В. Пашкевич

  2020-07-10

  Аннотация ▼

  Целью исследований является разработка комплекса математических моделей, обес-печивающих исходными данными математическую модель работы гибридной системы энер-гообеспечения для последующего встраивания в стенд отладки и сопровождения. Работа является развитием опубликованной ранее математической модели функционирования гиб-ридной системы энергообеспечения автономного необитаемого подводного аппарата. В ра-боте по результатам анализа целей и задач моделирования разработаны математические модели источников электроэнергии – аккумуляторной батареи и электрохимического гене-ратора. Поскольку управления параметрами работы аккумуляторной батареи и электрохи-мического генератора зависит от параметров движения аппарата, то дополнительно были разработаны математические модели маршевого движителя и интегрированной системы управления аппарата. Внешние условия функционирования аппарата и маршрутное задание задавались в специально разработанном имитаторе тактической обстановки. На основе теории интегрированного иерархического моделирования с изменяемым разрешением была определена наиболее целесообразная степень детализации разрабатываемых математиче-ских моделей. Ввиду необходимости учета неравномерности обдува газами топливных эле-ментов в электрохимическом генераторе математическая модель основана на решении не-линейной системы уравнений, включающей в себя уравнение Навье-Стокса, уравнения сохра-нения импульса, энергии и заряда. При разработке математической модели аккумуляторной батареи была учтена неравномерность заряда отдельных аккумуляторов; математическая модель учитывала параметры отдельных аккумуляторов по данным их изготовителя. Ре-зультатами моделирования явились зарядно-разрядные характеристики аккумуляторной батареи. В математической модели основного потребителя электроэнергии - маршевого движителя - реализована зависимость создаваемой тяги от требуемой скорости движения аппарата, что позволило получать объем электроэнергии, потребляемой маршевым движи-телем. В математической модели интегрированной системы управления в зависимости от текущего положения аппарата реализованы регуляторы движения для формирования управления элементами движительной системы, обеспечивающие типовые режимы ма-неврирования аппарата. Кроме того, реализовано управление параметрами функциониро-вания гибридной системой энергообеспечения - переключение источников электроэнергии, переключение процессов заряда аккумуляторной батареи. В математической модели ими-татора тактической обстановки реализованы возможности задания маршрута и внешнихусловий. Кроме того, реализована модель движения аппарата с учетом действующих на аппарат сил и моментов. Разработанный комплекс математических моделей, обеспечи-вающий данными математическую модель функционирования гибридной системы энерго-обеспечения, может быть использован в составе стенда отладки и сопровождения авто-номного необитаемого подводного аппарата.

• РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ТРАНСФОРМАТОРА СИСТЕМЫ БЕСКОНТАКТНОГО ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ АНПА

  В.А. Герасимов, А. В. Комлев, А. Ю. Филоженко

  2020-07-10

  Аннотация ▼

  Способ бесконтактной подводной передачи электроэнергии на автономный необи-таемый подводный аппарат (АНПА) для заряда его аккумуляторных батарей (АБ) практи-чески не имеет альтернативы при организации подводного базирования аппарата. В по-добной системе применяется трансформатор с разделяющимися первичной и вторичной частями, которые разделены конструктивным немагнитным зазором, определяемым сум-марной толщиной стыковочных стенок. Конструктивные и электромагнитные характе-ристики трансформатора в значительной степени влияют на общую эффективность системы при выполнении главной задачи – заряд АБ за выделенное время. Наличие немаг-нитного зазора требует специальной методики расчета, для которой исходными данными должны быть, наряду с параметрами процесса заряда АБ, еще также значения ошибок позиционирования АНПА при подводном причаливании к базе. В качестве задачи исследова-ния в работе поставлено обоснование и разработка методики расчета конструктивных параметров трансформатора, удовлетворяющего заданным условиям эксплуатации. В основу исследований положено математическое моделирование электромагнитных про-цессов в трансформаторе в программном пакете ANSYS Maxwell в сочетании с натурным экспериментом. Выделены характеризующие параметры в виде коэффициента магнитной связи и относительной магнитной проницаемости обмотки и обосновано их применение для полной идентификации свойств исследуемого трансформатора. Предложена система относительных единиц, в которой характеризующие параметры имеют постоянное зна-чение для сердечников, связанных определенными геометрическими соотношениями, что позволяет легко выполнять масштабирование результатов полученных технических реше-ний при изменении требований по передаваемой электрической мощности. В результате исследований предложена методика расчета основных конструктивных параметров трансформаторов. Исходные данные в расчете принимаются в виде сочетания требуемых электрических характеристик трансформатора и его геометрических соотношений при выполнении предъявляемых ограничений по допустимой ошибке автоматического причали-вания подводного аппарата к средству подводного базирования. Полученные результаты распространяются на трансформаторы с чашечными ферритовыми сердечниками и на трансформаторы с сердечниками в виде плоских ферритовых экранов, позволяющих формировать магнитопроводы необходимых размеров и конфигураций. Результатом расчета является конструкция трансформатора с электрическими характеристиками, наилучшим образом удовлетворяющими условиям его применения. Экспериментальные натурные ис-следования убедительно подтверждают достоверность методики.

• РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕЗИДЕНТНЫМ/ИНТЕРВЕНЦИОННЫМ АНПА НА ОСНОВАНИИ ПОВЕДЕНЧЕСКИХ МЕТОДОВ

  В.Ю. Занин, А. М. Маевский, И.В. Кожемякин

  2020-07-10

  Аннотация ▼

  Целью исследования является разработка комбинированных систем управления (СУ) автономным необитаемым подводным аппаратом (АНПА) интервенционного класса и манипуляторным комплексом (МК), установленным на АНПА. Аппараты такого типа яв-ляются важной составляющей подводных резидентных систем, которые позволяют рас-ширять спектр задач, выполняемых типовыми АНПА. Система носит многоуровневый характер, позволяющий на должном уровне описать определенные состояния и поведения аппарата в зависимости от поставленной задачи. Разработанная система отличается своей универсальностью и модульностью, что подразумевает быстроту в настройке/корректировке текущих задач, поставленных перед АНПА и простом внедрении и фор-мировании дополнительных задач со стороны оператора. В качестве примера, рассматри-вается задача, связанная с типовой работой резидентного АНПА – пробоотбор фракций грунта. Приведенные результаты натурных испытаний подтверждают работоспособ-ность предложенных подходов к управлению, с учетом внешних недетерминированных возмущений постоянного характера и моногармонического воздействия. В рамках выполнения поставленной задачи, описывается процесс формирования состояний АНПА, команд перехода между состояниями, формирования дерева поведений аппарата. Научная и практическая новизна полученных результатов, представленных в статье, состоит в реализации первого в РФ разработанного аппаратно-программного комплекса для АНПА, позво-ляющего обеспечить процесс пробоотбора грунта как в автоматизированном, так и ав-тономном режиме управления.

• ОРГАНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОНОМНОГО НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА

  Н. К. Киселев , Л. А. Мартынова , И. В. Пашкевич

  2021-04-04

  Аннотация ▼

  Целью исследования является организации электросети гибридной системы энерго-
  обеспечения автономного необитаемого подводного аппарата, способного двигаться в
  широком диапазоне скоростей. Необходимость движения автономного необитаемого под-
  водного аппарата в широком диапазоне скоростей требует применения разнородных ис-
  точников электроэнергии, работающих на различных физических принципах – аккумуля-
  торных батарей и электрохимических генераторов, использующих реагенты из хранилища
  реагентов. Кроме того, для обеспечения потребителей электроэнергией с требуемыми
  параметрами (токами, напряжениями, объемами электроэнергии) необходимо применения
  дополнительных распределительных щитов, преобразователей напряжения, защитно-
  коммутационной аппаратуры, ключей. Использование дополнительного оборудования в
  электросети позволяет гибко конфигурировать электросеть с целью формирования энер-
  гии в объеме, согласованном с объемом потребляемой электроэнергии. С другой стороны,
  дополнительное оборудование вызывает потери электроэнергии в сети, и, соответствен-
  но, дополнительной электроэнергии. В связи с этим задача определения варианта органи-
  зации электросети, при котором потери электроэнергии были бы минимальными, является
  актуальной. Для решения указанной задачи проанализированы особенности использования
  дополнительного оборудования в электросети, проанализировано потребление электро-
  энергии автономным необитаемым подводным аппаратом на различных этапах выполне-
  ния аппаратом маршрутного задания, определены минимальные и максимальные объемы
  потребления при движении автономного необитаемого подводного аппарата в различных
  скоростных режимах. Это позволило определить степень задействования разнородных
  источников электроэнергии в процессе выполнения маршрутного задания. По результатам
  анализа были сформированы альтернативные варианты электросети. Для выбора вариан-
  та организации, обеспечивающего минимальные потери электроэнергии, был сформирован
  целевой граф влияния потерь на отдельных устройствах электросети – на потери всей
  электросети, и с использованием метода распространения меток получены количествен-
  ные оценки каждого из альтернативных вариантов. Поучение количественных оценок позволило определить вариант организации электросети, обеспечивающей минимизацию потерь. Это позволяет, в сою очередь, сформулировать требования к функционированию
  элементов гибридной системы энергообеспечения, разработать алгоритмы управления.
  В целом полученный результат позволяет минимизировать расход энергоресурса в процес-
  се движения автономного необитаемого подводного аппарата на всем протяжении вы-
  полнения маршрутного задания.

• АЛГОРИТМ МАНЕВРИРОВАНИЯ АВТОНОМНОГО НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА ПРИ ПРОВОДКЕ СУДНА ЧЕРЕЗ ЗАМИНИРОВАННЫЙ РАЙОН

  В.С. Быкова , А. И. Машошин , И. В. Пашкевич

  2021-04-04

  Аннотация ▼

  Одной из задач, возлагаемых на автономного необитаемого подводного аппарата
  (АНПА), является борьба с минной опасностью, которая включает: 1) поиск и уничтоже-
  ние мин в заминированном районе; 2) обеспечение собственной безопасности при проходе
  через заминированный район либо при работе в этом районе; 3) обеспечение проводки су-
  дов (включая подводные лодки) через заминированный район. АНПА можно рассматривать
  в качестве дальнейшего развития средств борьбы с минной опасностью, поскольку они
  имеют ряд преимуществ перед противоминными кораблями: 1) исключают гибель людейпри взрыве мины; 2) обладают более низким уровнем физических полей, на которые реаги-
  руют взрыватели морских мин; 3) способны маневрировать на оптимальной глубине для
  поиска и классификации мин. Ввиду этого создание специализированных АНПА для борьбы
  с минной опасностью весьма актуально. Поиск мин при помощи АНПА может осуществ-
  ляться либо в интересах их уничтожения (разминирования района) либо в целях проводки
  судов (включая подводные лодки) через заминированный район. В настоящей статье рас-
  сматривается вторая задача. Приведено описание алгоритма маневрированияАНПА при
  обеспечении прохода судна через заминированный район. Задача решается путём обнаруже-
  ния мин разных типов с использованием гидроакустических и магнитометрических средств
  поиска и классификации подводных объектов и их обхода на безопасном расстоянии. Для
  сокращения времени решения задачи классификация обнаруженных подводных объектов
  осуществляется на классы "миноподобный объект" и "прочие объекты". Использование клас-
  са "миноподобный объект", который включает как собственно мины, так и объекты, не
  отличимые от мин на дистанциях их обнаружения средствами поиска мин, позволяет не
  сближаться с обнаруженными подводными объектами на дистанцию их уверенной класси-
  фикации с использованием высокочастотной гидроакустической и телевизионной аппарату-
  ры и тем самым повысить безопасность АНПА и сократить время прохода через заминиро-
  ванный район. Алгоритм учитывает тот факт, что минимальная дистанция безопасного
  сближения типового судна с миной существенно превышает дистанции обнаружения мин
  разных типов, что не позволяет АНПА найти безопасный для судна проход через заминиро-
  ванный район путём его однократного пересечения и требует сложного маневрирования
  АНПА. Алгоритм предназначен для реализации в системе управления АНПА.

• АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТЬЮ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ АНПА

  Н. К. Киселев , Л.А. Мартынова

  2022-03-02

  Аннотация ▼

  Целью исследований явилось управление электрической сетью гибридной системы
  энергообеспечения автономного необитаемого подводного аппарата, предназначенного для
  перемещения на сверхдальние расстояния свыше десятка тысяч километров. Для преодо-
  ления сверхдальних расстояний остро стоит задача минимизации удельного потребления
  электроэнергии при условии обеспечения всех потребителей электроэнергией. Актуаль-
  ность работы определяется новизной использования в автономных необитаемых подвод-
  ных аппаратах гибридной системы энергообеспечения, состоящей из разнородных источ-
  ников электроэнергии, работающих на различных физических принципах. Ввиду отсутст-
  вия на сегодняшний день исследований, связанных с управлением гибридной системой энер-
  гообеспечения, согласованным с режимами движения аппарата в широком диапазоне ско-
  ростей, возникла задача разработки алгоритмов управления гибридной системой энерго-
  обеспечения. Для решения задачи проанализированы причины изменения токопотребления
  при движении аппарата, сформированы необходимые условия подключения потребителей
  к токопроводам, включающие в себя обеспечение всех потребителей электроэнергией в
  полном объеме, исключение превышения номинальных токов каждого токопровода токами
  потребления, минимизация потерь электроэнергии при прохождении по токопроводу и
  через оборудование. В связи с этим были проанализированы возможные конфигурации по-
  строения электросети с использованием токопроводов и оборудования, проведены оценки
  потерь на токопроводах и на используемом оборудовании. По результатам исследований
  был сформирован граф подключений потребителей к токопроводам, и для определения
  пути подключения каждого потребителя к источнику энергии посредством электросети
  был определен путь подключения, обеспечивающий минимизацию потерь. Задача была
  формализована как поиск кратчайшего пути в графе, и для ее решения в качестве основы
  был использован алгоритм Дейкстры. По результатам исследований был сформирован
  алгоритм формирования путей подключения потребителей к источникам электроэнергии
  посредством электросети и алгоритм управления переключениями ключей в электросети
  при изменении токов потребления. Разработанные алгоритмы были программно реализо-
  ваны, и с использованием имитационной модели проведен численный эксперимент. Резуль-
  таты эксперимента показали правильность разработанных алгоритмов, и могут быть в
  дальнейшем использованы для реализации в разрабатываемых аппаратах для перемещения
  на сверхдальние расстояния.

• УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ АНПА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НА МАРШРУТНОЙ ТРАЕКТОРИИ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ ОТКАЗОВ

  Л. А. Мартынова , М. Б. Розенгауз

  2022-03-02

  Аннотация ▼

  Целью исследований является возвращение автономного необитаемого подводного ап-
  парата на маршрутную траекторию в кратчайший срок после проведения обсервации при
  возникновении отказов в исполнительных устройствах, обеспечивающих движение аппарата.
  Необходимость решения задачи вызвана тем, что при преодолении аппаратом расстояний в
  несколько тысяч километров возникает отклонение его положения от маршрутной траекто-
  рии ввиду накопления погрешности счисления координат бортовой инерциальной навигацион-
  ной системой. В результате аппарат вынужден возвращаться на маршрутную траекторию,
  в ходе которого возможно возникновение отказа в исполнительных устройствах, обеспечи-
  вающих движение аппарата. Ранее в такой постановке задача не рассматривалась, а подхо-
  ды, используемые в аналогичных ситуациях к беспилотным летательным аппаратам, оказа-
  лись непригодными. Наиболее характерными причинами, отличающими подводный аппарат
  от беспилотника, являются: различие в причинах отклонения от маршрутной траектории
  (инерциальная система у аппарата и ветер у беспилотника), отсутствие навигации по сигна-
  лам спутниковых радионавигационных систем и невозможность контроля своего местопо-
  ложения при возвращении на маршрут, низкая маневренность аппарата по сравнению с бес-
  пилотником. Для решения задачи обеспечения движения аппарата к маршрутной траектории
  в случае возникновения отказа исполнительного устройства, обеспечивающего движение ап-
  парата, предложено взамен отказавшего устройства выбрать альтернативное из числа дуб-
  лирующих. Выбор дублирующего устройства определен, прежде всего, моментом, создавае-
  мым устройством для маневрирования аппарата по курсу. При этом показано, что ввиду ог-
  раничений на возможности дублирующего устройства обеспечить аппарату требуемый ма-
  невр по курсу, необходимо выбирать также и траекторию движения аппарата при возвраще-
  нии на маршрутную траекторию. Для этого были проанализированы пять возможных мето-
  дов возвращения, отличающихся динамикой изменения курса, протяженностью пути, про-
  должительностью маневрирования. С учетом плавности изменения курса для каждой траек-
  тории были определены наиболее подходящие исполнительные устройства, способные обеспе-
  чить движение аппарата по выбранной траектории. Основным критерием при выборе тра-
  ектории, наряду с учетом ограничений, являлась минимизация пройденного пути до маршрут-
  ной траектории с целью экономии энергоресурса аппарата. После выбора исполнительного
  устройства и траектории движения аппарата для восстановления на маршрутной траекто-
  рии приведена последовательность вычислений для определения параметров исполнительного
  устройства в каждый момент времени на всем протяжении возвращения аппарата на мар-
  шрутную траекторию. Результаты проведенных исследований позволили решить задачу вос-
  становления положения автономного необитаемого подводного аппарата на маршрутной
  траектории за кратчайшее время при возникновении отказа в исполнительных устройствах,
  обеспечивающих его движение.

• АППАРАТНО-ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕЛЕУПРАВЛЯЕМОГО НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА КЛАССА МИКРО

  О.В. Шиндор , П.А. Кокунин , А. А. Егорчев , Л.Н. Сафина , Я. С. Мурин

  2025-01-30

  Аннотация ▼

  В современной подводной робототехнике актуальными являются задачи управления, повы-
  шения автономности, увеличения выполняемых функций и возможность импортозамещения.
  В работе рассматривается пример построения телеуправляемого необитаемого подводного ап-
  парата (ТНПА) класса микро, основной целью которого является использование в образователь-
  ных целях, в частности для вовлечения школьников в инженерное направление и программирова-
  ние, студентов в программирование микроконтроллеров, практическое изучения систем управле-
  ния, цифровую обработку изображений с использованием вейвлет-преобразования. В статье
  представлены основные принципы и особенности конструкторской, аппаратной, алгоритмиче-
  ской и программной реализации роботизированного конструктора на основе ТНПА класса микро.
  Приведены обоснования применения конструкторского решения для использования ТНПА в обра-
  зовательных целях, рассмотрены принципы алгоритмического передвижения подводного блока.
  На основе двумерного вейвлет-преобразования для обработки подводных изображений разрабо-
  тан алгоритм и проведена его верификация. Вейвлет-преобразование является современным и
  эффективным инструментом для выявления локальных особенностей сигналов и обработки изо-
  бражения. Использование двумерной вейвлет-декомпозиции, представляющей собой процесс раз-
  ложения сигнала на высокочастотные и низкочастотные составляющие, позволяет сформиро-
  вать четыре матрицы вейвлет-коэффициентов, содержащих аппроксимирующие с низкочастот-
  ными составляющими и детализирующие коэффициенты (высокочастотные) трех типов: несу-
  щих информацию о вертикальных, горизонтальных и диагональных параметрах анализируемого
  изображения. В процессе обработки изображения после применения вейвлет-преобразования вы-
  полняется для увеличения контрастности изображения изменение коэффициентов аппроксима-
  ции, далее осуществляется определение RGB компонентов на основе матрицы аппроксимации
  вейвлет-коэффициентов на основе градаций серого и вычисление средних и максимальных значе-
  ний для каждой из компонент. Далее выполняется расчет коэффициента цветопередачи, коэф-
  фициентов улучшения, на основе которых формируется модифицированная матрица вейвлет-
  коэффициентов и применяется обратное преобразование. В результате применения алгоритма на
  тестовых изображениях показана возможность цветокоррекции, в частности уменьшение влия-
  ния зеленой и голубой составляющих на 8,6%. Полученные результаты могут быть использованы
  при построении систем распознавания изображений в подводной среде и проектировании авто-
  номных необитаемых подводных аппаратов.