Для авторов
Найти
Результаты поиска
Найдено результатов: 7.
-
ВИЗУАЛЬНАЯ НАВИГАЦИЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕМАНТИЧЕСКИХ ОПИСАНИЙ МЕСТНОСТИ
Н.В. Ким , Н. В. Удалова , Н. Е. Бодунков , Д.С. Гиренко , Н.А. Ляпин2025-04-27Аннотация ▼Рассматривается задача визуальной навигации беспилотных летательных аппаратов
(БЛА), которая заключается в автоматическом определении текущего положения БЛА (коорди-
нат в земной (местной) системе координат), на основе сравнения и идентификации описаний при-
нимаемых на борту текущих изображений (ТИ) подстилающей поверхности и эталонных описаний, хранящихся в виде цифровой карты местности в памяти бортового вычислителя БЛА. Целью
работы является повышение эффективности применения методов визуальной навигации, с точки
зрения повышения вычислительной производительности, устойчивости и точности алгоритмов
идентификации изображений в сложных и изменяемых условиях наблюдения, за счет использова-
ния семантических описаний наблюдаемых сцен. В данной работе под семантическими описания-
ми будем понимать описания, включающие классы наблюдаемых на сцене объектов, атрибуты
этих объектов и отношениями между ними. Подготовка семантических описаний карты произ-
водится на этапе предполетной подготовки БЛА с помощью предварительно обученных нейрон-
ных сетей семантической сегментации. Семантические описания принимаемых ТИ формируются
на борту БЛА. При этом использование нейросетевых алгоритмов позволяет реализовать этот
процесс в реальном времени для широкого спектра условий наблюдений (различного времени суток
и года). Использование семантических описаний карты и ТИ позволяет сократить вычисления по
сравнению с традиционным попиксельным сопоставлением растровых изображений. Семантиче-
ские описания сравниваются путем сопоставления классов объектов, их атрибутов и отношений.
В работе приведены: общий алгоритм визуальной навигации, основные этапы методики формиро-
вания семантических описаний и алгоритм сравнения и идентификации семантических описаний
ТИ и описаний карты. Предложен иерархический алгоритм сравнения и идентификации изобра-
жений, основанный на последовательном применении семантических, и растровых описаний на-
блюдаемых сцен. Показано, что использование процедуры сравнения семантических описаний ТИ и
карты по присутствующим классам объектов позволяет существенно совратить вычисления,
необходимые для идентификации изображений -
ОРГАНИЗАЦИЯ ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ПОДВИЖНЫХ СРЕДСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗРИТЕЛЬНЫХ ОРИЕНТИРОВ
С. М. Соколов , Н.Д. Беклемишев , А. А. Богуславский2021-04-04Аннотация ▼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. -
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ МИКРОПРОЦЕССОРА ЭЛЬБРУС-8СВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ОГРАНИЧЕНИЙ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ
Н.А. Бочаров , А.Г. Зуев , О. А. Славин2021-04-04Аннотация ▼Исследования в области создания специализированных вычислительных комплексов для
роботов ведутся во многих мировых научных центрах и в том числе в нашей стране. Развитие
возможностей сенсорных систем, систем глобальной навигации, рост вычислительной мощ-
ности и совершенствование алгоритмов позволяют создавать бортовые вычислительные
комплексы, обладающие широкими интеллектуальными возможностями. Важной, но нере-
шенной проблемой остается оснащение таких вычислительных комплексов микропроцессора-
ми отечественного производства. Появление отечественных вычислительных и программных
средств нового поколения, таких как микропроцессор «Эльбрус-8СВ» и ОС «Эльбрус» откры-
вает новые возможности для разработчиков робототехнических комплексов. Пиковая произ-
водительность микропроцессора «Эльбрус-8СВ» составляет более 0,25 ТФлопс двойной точ-
ности, что позволяет решать вычислительно сложные задачи, например задачи технического
зрения, на микропроцессоре. Другим важным требованием бортовой вычислительной техни-
ки, помимо вычислительной мощности, является низкое энергопотребление. Как правило, на
микропроцессорах общего назначения высокая вычислительная мощность невозможна при
низком энергопотреблении, и для решения вычислительно сложных задач технического зрения
используются специализированные процессоры, например, векторные или нейропроцессоры.
Для снижения энергопотребления микропроцессоров общего назначения существуют специ-
альные методы, среди которых авторами были рассмотрены: отключение физических ядер,
снижение тактовой частоты, отключение конвейера, отключение синхроимпульсов в состоя-
нии простоя. Авторами рассмотрены типовые задачи технического зрения, решаемые борто-
выми вычислительными комплексами. Проведены экспериментальные исследования по оценке
энергопотребления и времени выполнения алгоритмов технического зрения при снижении
тактовой частоты и отключения ядер микропроцессора. Эксперименты показали возмож-
ность снижения энергопотребления ядер микропроцессора Эльбрус-8СВ на 36-46% с увеличе-
нием времени выполнения программ. По результатам эксперимента сделаны выводы о приме-
нимости микропроцессора Эльбрус-8СВ для создания перспективных бортовых вычислитель-
ных комплексов, имеющих возможность работы как в режиме высокой производительности,
так и пониженного энергопотребления. Полученные авторами результаты говорят о пер-
спективах импортозамещения в области робототехники. -
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. -
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МОДУЛИ COM-EXPRESS НА БАЗЕ МИКРОПРОЦЕССОРОВ ЭЛЬБРУС ДЛЯ БОРТОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ
Н.А. Бочаров , А.В. Глухов , Н. Б. Парамонов2022-04-21Аннотация ▼Исследования в области создания специализированных вычислительных комплексов
для роботов ведутся во многих мировых научных центрах и в том числе в нашей стране.
Развитие возможностей сенсорных систем, систем глобальной навигации, рост вычисли-
тельной мощности и совершенствование алгоритмов позволяют создавать бортовые вы-
числительные комплексы, обладающие широкими интеллектуальными возможностями.
Важной, но нерешенной проблемой остается оснащение таких вычислительных комплек-
сов микропроцессорами отечественного производства. Необходимость учета предельных
массогабаритных характеристик, требований к системе охлаждения вычислительного
комплекса, требований к бортовой электросети и потребляемой мощности, требований к
производительности и к внешним интерфейсам обуславливают сложность и дороговизну
разработки бортовых вычислительных комплексов. Отсутствие унификации вычисли-
тельных модулей при разработке создает дополнительные сложности для разработчиков
робототехнических комплексов, повышает конечную стоимость робототехнических ком-
плексов и усложняет его модернизацию. Использование стандартизированного форм-
фактора типа COM-Express позволяет разделить бортовой вычислительный комплекс на
универсальную высокотехнологическую системную часть и плату-носитель. Микропроцес-
сор, контроллер периферийных интерфейсов, оперативная память и жесткий диск разме-
щаются на системном модуле, который выпускается большим тиражом и может быть
заменен на более новый при появлении новых поколений отечественной вычислительной
техники. Плата-носитель в свою очередь проста в разработке и дешева в производстве, а
по своим характеристикам может быть скомпонована для конкретного робототехниче-
ского комплекса. В данной статье рассмотрены вычислительные модули в формате COMExpress
на базе отечественных микропроцессоров Эльбрус. Показана их применимость для
создания перспективных бортовых вычислительных комплексов. Полученные авторами
результаты говорят о перспективах импортозамещения в области робототехники. -
РАЗРАБОТКА РОБОТИЗИРОВАННОГО ИМИТАТОРА ПОДВОДНОГО АППАРАТА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СПОСОБОВ АВТОНОМНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РЕЗИДЕНТНЫХ АНПА С ОБЪЕКТАМИ ПОДВОДНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ
А.М. Маевский , И.А. Печайко , М. А. Алексеев , Н. М. Буров2025-04-27Аннотация ▼Представлен процесс разработки имитатора подводного аппарата (ИПА) с установленным
5-степенным подводным манипуляторным комплексом (МК). Имитатор предназначен для ком-
плексной отработки автономного взаимодействия морского робототехнического комплекса
(МРТК) с объектами подводной инфраструктуры. В частности, рассматривается пример реше-
ния задач работы имитатора с макетом подводной панели подводного добычного комплекса
(ПДК) и решение задачи определения конкреции и их автономного забора при помощи имитатора
и МК. Современные тенденции развития подводной робототехники ориентированы на создание
резидентных автономных систем, способных работать в удаленных и труднодоступных районах
Мирового океана в круглогодичном режиме. Развитие резидентных технологий связано с необхо-
димостью снижения операционных затрат, минимизации рисков для персонала и увеличения вре-
мени автономного функционирования подводных комплексов. Применение таких технологий осо-
бенно актуально в условиях освоения дальнего шельфа, где традиционные методы эксплуатации
подводных аппаратов сталкиваются с техническими и экономическими ограничениями. Необхо-
димость проведения работ на дальнем шельфе обусловлена возрастающим спросом на углеводо-
родные ресурсы и исчерпанием легко доступных месторождений на континентальном шельфе.
Согласно прогнозам, перспективные глубоководные районы, расположенные на глубинах более
1000 м, обладают значительным потенциалом добычи нефти и газа. По оценкам специалистов,
объем извлекаемых запасов в таких районах может составлять сотни миллиардов баррелей угле-
водородного сырья, что делает разработку эффективных автономных решений стратегически
важной задачей для нефтегазовой отрасли. В работе представлены программно-аппаратные
решения, используемые при реализации ИПА. Приведена структурная схема конструкции, описана
архитектура программного обеспечения и особенности применения систем искусственных ней-
ронных сетей (ИНС) в составе системы технического зрения (СТЗ) ИПА. Использование ИНС
позволяет значительно повысить автономность работы подводных манипуляторов при выполне-
нии сложных технологических операций, таких как захват объектов с грунта, работа с объекта-
ми донной инфраструктуры и др. В заключении продемонстрированы полученные результаты,
подтверждающие работоспособность принятых конструктивных, программных и аппаратных
решений при выполнении реальных работ в автономном режиме с макетами рабочих инструмен-
тов hot-stab и torque-tool и ответными частями, расположенными на макете панели ПДК. -
ФОРМИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕМРИСТИВНЫХ ПЛЕНОК ЛЕГИРОВАННОГО ОКСИДА ЦИНКА ДЛЯ СИСТЕМ МАШИННОГО ЗРЕНИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
З. Е. Вакулов , Р.В. Томинов , Д.A. Дзюба , В.А. Смирнов116-1232025-11-10Аннотация ▼Представлены результаты исследования влияния режимов синтеза тонких пленок легированного оксида цинка методом импульсного лазерного осаждения на их морфологические и электрофизические характеристики. Проведены экспериментальные исследования влияния размерных эффектов на параметры резистивного переключения мемристорных структур на основе тонких пленок легированного оксида цинка. Установлена связь между морфологическими параметрами пленок, их толщиной и резистивными характеристиками переключения. Получены результаты, показывающие, как толщина, шероховатость поверхности и средний диаметр зерна влияют на соотношение сопротивлений в высокоомном и низкоомном состояниях, а также на напряжения переключения Uset и Ures. Показано, что увеличение толщины пленок оксида цинка, легированного галлием, приводит к увеличению напряжений Uset и Ures, в то время как зависимость соотношения сопротивлений в высокоомном и низкоомном состояниях имеет комплексный характер, максимум на ней наблюдается при толщине пленок порядка 30 нм. Полученные результаты позволяют оценить степень влияния структурных и морфологических параметров пленок легированного оксида цинка на эффект резистивного переключения в них, а также сформулировать рекомендации по получению данных пленок с требуемыми параметрами резистивного переключения. Установлено, что увеличивая толщину пленок оксида цинка легированного галлием от 11,8±5,1 нм до 55,1±18,4 нм можно изменять величину концентрации носителей заряда от (2,84±0,22)∙1019 см-3 до (1,42±0,13)∙1020 см-3,
а также подвижность носителей заряда от 54,48±4,07 см2/(В∙с) до 18,77±0,83 см2/(В∙с). При этом увеличение толщины пленок оксида цинка, легированного галлием, также приводит к увеличению сопротивления в высокоомном состоянии от 1,38±0,11 МОм до 62,59±5,4 МОм и сопротивления в низкоомном состоянии от 0,005±0,001 МОм до 0,041±0,002 МОм. Полученные результаты могут быть использованы при разработке физических принципов создания электронной компонентной базы систем искусственного интеллекта для изготовления новых приборов и устройств наноэлектроники и адаптивных нейроморфных систем
1 - 7 из 7 результатов
