Для авторов
Найти
Результаты поиска
Найдено результатов: 15.
-
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.
-
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СРЕДСТВ ВИДЕО-ДАЛЬНОМЕТРИЧЕСКОЙ НАВИГАЦИИ РОБОТОВ ВОЗДУШНОГО И НАЗЕМНОГО ПРИМЕНЕНИЯ
В. П. Носков , Ю. С. Баричев , О.П. Гойдин , А. Н. Курьянов2025-04-27Аннотация ▼Работа посвящена решению актуальных задач совместной автономной видеонавигации ро-
ботов воздушного и наземного применения в наиболее востребованных для проведения специаль-
ных операций урбанизированных средах, включающих плотную городскую застройку и здания, где
применение традиционных средств дистанционного управления ограничено наличием экраниро-
ванных зон. Задачи групповой навигации предлагается решать на основе данных бортовых сис-
тем технического зрения в процессе оперативной разведки рабочей зоны беспилотным летатель-
ным аппаратом, результаты которой обеспечивают автономные движение и полет, как отдель-
ных гетерогенных робототехнических средств, так и в группе. В основу алгоритмов навигации
положены методы выделения из объемного облака точек, формируемого бортовым лидаром,
опорной горизонтальной поверхности и горизонтальных сечений внешней среды, позволяющих с
высокой точностью и быстродействием определять все шесть координат объекта управления.
Рассмотрены случаи, обусловленные возможными характеристиками внешней среды, когда нави-
гационная задача решается не полностью, и предложены методы их исключения путем дополне-
ния дальнометрических данных лидара видеоданными телекамеры. Приведена оценка точности
решения задач видеонавигации, полученная путем математического моделирования внешней сре-
ды и формирования видеоданных. Предложены методы снижения ошибки видеонавигации, осно-
ванные на использовании специально банка опорных изображений с известными координатами их
формирования, позволяющие обеспечить безопасные автономные полет и движение робототех-
нических средств в урбанизированной среде. Эффективность используемых методов и предлагае-
мых алгоритмов видеонавигации подтверждается результатами экспериментальных исследова-
ний соответствующих программно-аппаратных средств в реальных урбанизированных средах -
МОДЕЛЬ МАШИННОГО ОБУЧЕНИЯ УКЛОНЕНИЯ РОЯ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ АНТОГОНИСТИЧЕСКОЙ СРЕДЫ
В.К. Абросимов , Г.А. Долгов , Е. С. Михайлова6-192025-04-27Аннотация ▼Одним из приоритетных направлений теории группового управления на близлежащую перспективу является роевое управление группами малых беспилотных летательных аппаратов – микро-, мини- и нано- классов, выполняющих коллективную задачу в условиях воздействия противника. Здесь сталкиваются две антагонистические стратегии-минимизации потерь с точки зрения атакующего
роя и максимизации таких потерь с точки зрения системы обороны. Цель исследования: разработка
подхода к решению практической задачи – проникновения роя беспилотных летательных аппаратов на
охраняемый системой обороны объект. Задачи исследования заключались в анализе характеристик
факторов, влияющих на процессы обнаружения, сопровождения, распознавания намерений роя систе-
мой обороны и разработка модели машинного обучения создания пространственно-временных форма-
ций, минимизирующих число пораженных системой обороны элементов роя. В качестве основных па-
раметров системы обороны выделены дальность обнаружения и продолжительность распознавания
роя, время на принятие решения по действиям роя, размер зоны поражения средств обороны. В каче-
стве метода исследования выбран метод машинного обучения на сверточных нейронных сетях с под-
креплением. Эффект противодействия системе обороны создается за счет динамичности роя; он
может активно маневрировать, создавая в процессе осуществления миссии пространственно-
временные маневры. Для моделирования ситуации «Рой vs Система обороны» вводится агент роя (ней-
ронная сеть с архитектурой трансформер, которая инициирует формации роя) и агент системы обо-
роны, которая распознает рой и атакует его, создавая зону поражения в условном центре масс роя.
Рой руководствуется стохастическим правилом, предлагая системе обороны (среде) отреагировать
на его маневр. Среда отвечает атакой роя, образуя поражающий фактор в той точке, в которой
предположительно окажется рой или основная часть роя. Наградой стратегии роя выступает число
неуничтоженных объектов в условиях выполнения ограничений; для системы обороны эта «награда»
выступает как «наказание». В процессе машинного обучения установлено интересное явление: каждый
элемент роя, оставаясь в рамках заданного пространства и реализуя биологические принципы роевого
управления без Лидера самостоятельно уклоняется от области поражения, что в совокупности созда-
ет случайную для средств обороны пространственно-временную формацию с минимальными потерями
элементов роя. Таким образом, методом машинного обучения с подкреплением создана модель, позво-
ляющая варьировать поведением роя и синтезировать пространственно-временных формации, за-
трудняющие обнаружение, сопровождение, распознавание намерений и принятие решений по воздей-
ствию системы обороны на рой атакующих малых беспилотных летательных аппаратов, а также
существенно снизить их потери -
ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В ПАССИВНОЙ МНОГОПОЗИЦИОННОЙ РЛС, СОЗДАННОЙ НА БАЗЕ ГРУППИРОВКИ БЛА
И.И. Маркович , Е.Е. Завтур , А.И. Панычев6-172025-08-04Аннотация ▼Обоснована целесообразность создания пассивной многопозиционной РЛС на базе груп-пировки беспилотных летательных аппаратов (БЛА). Предложен вариант построения РЛС, оценены основные технические проблемы разработки такой РЛС и рассмотрены возможные пути их преодоления. Показано, что для обнаружения воздушных целей и определения их ко-ординат по радиоизлучению бортового оборудования наиболее перспективным является раз-ностно-дальномерный метод, как не зависящий от модуляции сигналов и потенциально ус-тойчивый к помехам. Для малоразмерных БЛА для передачи информации по открытым ра-диоканалам типичными частотными диапазонами являются 2,4 и 5,0 ГГц. Разработана структурная схема пассивной многопозиционной РЛС, включающая цифровые формировате-ли квадратурных составляющих принятого сигнала, блоки обнаружения и определения коор-динат цели. Рассчитаны основные параметры и приведены аналитические выражения алго-ритмов цифровой обработки сигналов для обнаружения и определения координат цели. В цифровом формирователе квадратурных составляющих использован стробоскопический эффект, позволяющий для полосовых сигналов выбирать частоту дискретизации не по верх-ней граничной частоте спектра, а по его ширине, что позволяет существенно снизить тре-бования к быстродействию АЦП и следующих за ним устройств ЦОС. Комплексные оги-бающие обнаруженных сигналов формируются цифровым методом во временной области с использованием цифровых фильтров нижней частоты. Обнаружение сигналов производится энергетическим обнаружителем, достоинствами которого являются простота реализации и работоспособность при отсутствии априорной информации о принимаемом сигнале. Для определения координат источника радиоизлучения вычисляются задержки сигналов между парами сигналов, принятых тремя БЛА из состава многопозиционной РЛС, которые опреде-ляются максимальными по модулю значениями взаимных корреляционных функций сигналов в этих парах. Показано, что предложенные алгоритмы хорошо адаптированы к обработке возможных источников радиоизлучения на борту малоразмерных БЛА. Установлено, что требуемая производительность вычислителя РЛС для работы в реальном масштабе времени не превышает 84,62 GFLOPS. Предложена конструкция бортового антенного модуля пас-сивной многопозиционной РЛС в виде микрополосковой реконфигурируемой антенны, пере-страиваемой по частоте и поляризации.
-
АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТЬЮ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ АНПА
Н. К. Киселев , Л.А. Мартынова2022-03-02Аннотация ▼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. Розенгауз2022-03-02Аннотация ▼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. -
СРАВНЕНИЕ МЕТОДОЛОГИЙ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВЕРХУ–ВНИЗ И СНИЗУ–ВВЕРХ ПРИ РАЗРАБОТКЕ СИСТЕМ ADAS
Д. Е. Чикрин , А. А. Егорчев2021-07-18Аннотация ▼Выбор типа основной методологии проектирования оказывает значительное влияние
на качество итогового продукта, в том числе и на его способность к дальнейшему разви-
тию и масштабированию. В статье рассматриваются особенности стандартных методологий проектирования снизу–вверх и сверху–вниз применительно к системам ADAS (сис-
темам автоматизированного (беспилотного) управления автомобилем), показывается,
что использование "чистых" методологий неприемлемо при проектировании указанных
систем и требуется создание новой совмещённой методологии проектирования. Для этого
рассмотрены особенности и ограничения подхода сверху-вниз: ориентация подхода на
максимальное соответствие разрабатываемой системы предъявляемым к ней требовани-
ям; методологическая строгость подхода; трудность тестирования системы в процессе
разработки; чувствительность к изменениям требований к разрабатываемой систему.
Рассмотрены особенности и ограничения подхода снизу-вверх: возможность итеративной
разработки с получением промежуточного результата; возможность использования
стандартных компонентов; масштабируемость и гибкость системы разрабатываемой
системы; возможность несоответствия функций подсистем требованиям, которое мо-
жет проявляться только на поздних этапах разработки; возможная несогласованность
при разработке отдельных подсистем и элементов. Рассмотрены особенности и факторы
разработки систем ADAS: повышенные требования по надёжности и безопасности рабо-
ты системы; разнородность используемых компонентов. Выделены два этапа развития
ADAS-систем: этап интенсивной разработки и этап экстенсивной эволюции. Рассмотре-
на применимость той или иной методологии относительно различных аспектов разработ-
ки и эволюции систем ADAS, таких как: определение требований; композиционный мор-
физм; масштабируемость и расширяемость; стабильность и устойчивость; стоимость и
время разработки; способность к развитию. В результате сравнения методологий дела-
ется вывод о том, что существуют аспекты разработки и развития технической систе-
мы, в которых наблюдается значительное преимущество одной или другой из методоло-
гий. В должной степени эволюция системы может быть обеспечена только при использо-
вании подхода снизу–вверх. Однако, для сложных систем критически важным является
определение изначальных требований к системе, что может быть достигнуто только с
применением методологии сверху–вниз. -
ОРГАНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОНОМНОГО НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА
Н. К. Киселев , Л. А. Мартынова , И. В. Пашкевич2021-04-04Аннотация ▼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. -
ВОЗМОЖНОСТИ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ И ДИАГНОСТИКИ ПОДВЕСКИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
А.В. Логунов , А. Л. Береснев2021-04-04Аннотация ▼Работа посвящена проблеме диагностирования подвески транспортных средств.
Проблема контроля состояния подвески сейчас наиболее актуально из-за постоянного
роста автопарка и ужесточения требований к безопасной эксплуатации. Своевременный и
точный контроль состояния подвески способен предотвратить выход из строя целых уз-
лов транспортного средства, а также избежать таких серьезных последствий как до-
рожно-транспортное происшествие. В работе подробно рассмотрены современные сред-
ства диагностики, выделены принципы работы, достоинства и недостатки, представлено
обоснование выбора из существующих методов такого, который способен помочь наибо-
лее точно и быстро обнаружить неисправность. С появлением современных технологий
давно известный метод оценки состояния подвески по звуку может стать самым передо-
вым, поскольку исключается человеческий фактор, для обработки сигнала применяется
вычислительная техника анализ звукового спектра в которой осуществляется с помощью
компьютерных технологий. В статье рассмотрены механизмы, которые способны генери-
ровать звуковые сигналы. Предложенный способ диагностики позволяет выделить «полез-
ные» звуки из общего числа шумов подвески, после сравнительного анализа указать на узел
звук которого отличается от эталонного, исправного. Данное решение в диагностике по-
зволяет существенно снизить общую трудоемкость за счет исключения частичной или
полной разборки подвески, как результат несмотря на упрощение, точность обнаружениянеисправностей только возрастет. Целью работы является исследование виброакустиче-
ских сигналов, излучаемых узлами подвески. С помощью датчиков сигналы считываются,
далее происходит математическая обработка на ЭВМ. В результате исследований разра-
ботан способ диагностики, позволяющий обнаружить скрытые дефекты узлов подвески и
определяющий степень износа. Научная новизна состоит в том, что процесс диагностики
становится автоматизированным, все сигналы, снятые датчиками, обрабатывается в
ЭВМ или специальном сканере, на дисплей выводятся информация о состоянии тех или
иных узлов, в отличие от существующих методов, где диагностика осуществляется визу-
ально или на слух, таким образом, становится возможным избежать ошибок. -
АЛГОРИТМ МАНЕВРИРОВАНИЯ АВТОНОМНОГО НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА ПРИ ПРОВОДКЕ СУДНА ЧЕРЕЗ ЗАМИНИРОВАННЫЙ РАЙОН
В.С. Быкова , А. И. Машошин , И. В. Пашкевич2021-04-04Аннотация ▼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. -
ЦИФРОВАЯ ПЛАТФОРМА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И НАВИГАЦИИ ДЛЯ ПОДВОДНЫХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
В.Ф. Филаретов , Д.А. Юхимец , А.В. Зуев , А. С. Губанков , Д.Д. Минаев2021-04-04Аннотация ▼Предложена архитектура цифровой платформы для реализации распределенных сис-
тем управления и навигации подводных робототехнических комплексов (ПРК), выполняющих
технологические операции в условиях неопределенности окружающей среды. Предлагаемая
цифровая платформа предназначена для автоматизации следующих видов деятельности:
мониторинг состояния объектов подводной инфраструктуры (линии связи, трубопроводы,
добычное оборудование и т.д.), картографические и геодезические работы, определение па-
раметров и границ физических полей, зон распространения химических соединений (зон за-
грязнений) и биоресурсов, охрана объектов подводной и надводной инфраструктуры (подвод-
ные фермы марикультур, границы водных заповедников и т.п.), сопровождение движущихся
объектов, поиск объектов заданного типа (биологических, техногенных и др.), выполнение
подводных технологических операций (сварка, резка, очистка и т.п.). Для этой платформы
разработана система команд, обеспечивающая гибкое задание миссий ПРК различного типа
и назначения. Выделены пять типов сообщений цифровой платформы: команды управления
порядком выполнения миссии, команды управления загрузкой миссии, информационные сооб-
щения, команды миссии и группового управления. Предложена концепция создания распреде-
ленных систем управления ПРК, обеспечивающая совместимость существующих бортовых
систем ПРК с предлагаемым решением на основе компактных гидроакустических систем
глобальной гидроакустической навигации, разработанных в ПАО «Дальприбор» (г. Владиво-
сток). Указанные системы управления состоят из двух основных частей. Первая часть пред-
ставляет собой исходную бортовую информационно-управляющую систему ПРК, обеспечи-
вающую его движение в заданную точку пространства с заданной скоростью, получение
данных от бортовых датчиков, а также управление работой бортового оборудования. Вто-
рая часть – система управления верхнего уровня, обеспечивает возможность взаимодействия ПРК через акустический канал связи с глобальной гидроакустической навигационной сис-
темой и автоматизированным рабочим местом оператора. Исследования передачи данных в
симуляторе (CoppeliaSim) между оператором и ПРК в рамках предложенной цифровой
платформы показали, что обеспечивается надежная загрузка миссий и получение информа-
ции о состоянии ПРК при различных скоростях и в различных условиях работы акустическо-
го канала связи. -
ПОВЫШЕНИЕ ПОИСКОВЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ АВТОНОМНЫХ НЕОБИТАЕМЫХ ПОДВОДНЫХ АППАРАТОВ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНЫХ МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Н. А. Соколов , А.В. Рычков2021-04-04Аннотация ▼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. -
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ В СОСТАВЕ СТЕНДА ОТЛАДКИ И СОПРОВОЖДЕНИЯ АНПА
Н.К. Киселев, Л. А. Мартынова, И. В. Пашкевич2020-07-10Аннотация ▼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. Филоженко2020-07-10Аннотация ▼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.
-
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ С ЭЛЕМЕНТАМИ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ РАКЕТНЫХ ВОЙСК И АРТИЛЛЕРИИ, ПРИМЕНЯЮЩИХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ ВОЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
А.И. Наговицин, С. Н. Пестерев, Б. Б. Молоткова, И. В. Аксенов2020-07-10Аннотация ▼Представлены задачи, решаемые перспективными РТК ВН в интересах РВиА. Сформу-лирован вывод о том, что проблема подготовки и повышения качества знаний специалистов РВиА применяющих робототехнические комплексы военного назначения остается одной из актуальных проблем высшего военно-профессионального образования и приобретает новыеаспекты рассмотрения. Показано,что одним из эффективных путей решения проблемы под-готовки и повышения качества знаний специалистов РВиА является разработка и внедрение в образовательный процесс компьютерных обучающих систем с элементами виртуальной реаль-ности и 3D визуализации изучаемых образцов техники и вооружения. Кратко изложены основ-ные возможности, разработанной в Михайловской военной артиллерийской академиии используемой в образовательном процессе компьютерной информационно-справочной системы «Компендиум РВиА». Приведены предварительные результаты проводимого педагогического эксперимента с применением «Компендиума РВиА», Отмечены основные факторы, повышающие эффективность образовательного процесса. На основе результатов педагогического эксперимента сделан обоснованный вывод, что применение КИСС «Компендиум РВиА» позволяет повысить эффективность обучения, уменьшить сроки освоения техники, т.е.более эффективно использовать учебное время и как результат – сократить стоимость подготовки специали-стов и количество моторесурсов.
1 - 15 из 15 результатов
