Диссертация (Расширение условий функционирования систем визуальной навигации автономных беспилотных летательных аппаратов), страница 17

Траектории, полученные в результате экспериментовВ таблице 4.9 приведено количество успешных экспериментов длякаждой карты.Таблица 4.9. Результаты экспериментовВсего экспериментовУспешных реализаций%Карта 1503060Карта 2281450Карта 3543972Из таблицы видно, что количество успешных реализаций составляет всреднем более 60% от общего числа экспериментов. При этом количествоуспешных реализаций больше для карты 3, так как на ней содержится большееколичество информативных (уникальных) участков.

На карте 2 количествоинформативных участков мало, соответственно количество успешныхэкспериментов для этой карты меньше.145Такимобразом,работоспособностьпроведенныепредлагаемогоисследованияалгоритмаподтверждаютнавигациипомалоинформативным ориентирам.146ЗАКЛЮЧЕНИЕ1. Показано, что для расширения условий функционирования системвизуальной навигации автономных БЛА необходимо разработать алгоритмформирования адаптивных описаний ориентиров и алгоритм навигации помалоинформативным ориентирам.2. Разработаны методика и алгоритм формирования адаптивных (к условиямнаблюдения) описаний ориентиров, основанные на использованиинейронечетких систем.3. Предложены методики построения функций принадлежности и обучениянечеткой системы формирования адаптивных описаний ориентиров.4.

Предложены и разработаны методика и алгоритм определения гипотезвозможного положения БЛА при навигации по малоинформативнымориентирам на основе сопоставления текущих и эталонных описаний,содержащих отношения между ориентирами.5. Предложен и разработан алгоритм выбора информативного направленияполета для уточнения координат БЛА при неоднозначности гипотез егоместоположения.6.

Сопоставлениесформированныхадаптивныххарактеристик(математического ожидания яркости) и полученных в среде Unityподтвердило достаточно высокую точность полученных адаптивныхописаний: средняя ошибка для объекта «лес» в диапазоне положенияисточника света от 150 до 500 составляет 9%, а в диапазоне от 500 до 900 –3%; для объекта «поле» средняя ошибка в диапазоне от 100 до 450 непревышает 2%, а в диапазоне от 450 до 900 – 3%.7. Сравнение корреляционных алгоритмов обнаружения ориентиров сиспользованием ЭИ и алгоритма, основанного на адаптивных описаниях,показало:7.1.

Устойчивость алгоритма, основанного на адаптивных к изменениюосвещенности описаниях, существенно выше чем у алгоритмов,147использующих ЭИ. Так при изменении освещенности на 50%изменение значений экстремума ВКФ при использовании адаптивныхописаний на 45% меньше чем у алгоритмов, использующих эталонныеизображения.7.2. РазличиязначенийэкстремумовНКК,определяющихобнаружительную способность алгоритма, при использовании ЭИ иадаптивных описаний в условиях изменения освещенности изашумленности - несущественны и находятся в пределах погрешностиэксперимента (менее 1%).7.3. Использованиеадаптивныхмалоинформативныхописанийориентировпозволяетприобнаружениисократитьобъемвычислений более чем на 41,6% при размере ЭИ >10x10 пикс.8.

На основе модельных экспериментов показано, что использованиеалгоритма формирования адаптивных описаний позволит уменьшитьвероятность ошибок обнаружения ориентиров при изменении условийнаблюдения: средние потери от ошибок обнаружения объекта «лес» длятестового случая (для времени 16:00 час.) уменьшились на 50% посравнению с использованием эталона «День» (для 12:00 час.) и на 24% посравнению с использованием эталона «Вечер» (для 19:00 час.).9. Показано, что ошибки распознавания малоинформативных ориентировувеличивают вероятность неправильного описания сцены, что приводит кошибкам формирования гипотез положения.10.Представленные результаты модельных экспериментов для различныхЦКМподтвердилиработоспособностьалгоритмовнавигациипомалоинформативным ориентирам и выбора информативного направления.148СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.Белоглазов, И.Н.

Основы навигации по геофизическим полям / И.Н.Белоглазов, Г.И. Джанджгава, Г.П. Чигин. – М.: Наука, 1985. –328 c.2.Управление и наведение беспилотных маневренных летательныхаппаратов на основе современных информационных технологий / Под ред.М.Н. Красильщикова, Г.Г. Себрякова. – М.: Физматлит, 2003. -280 с.3.Бортовыеинформационно-управляющиесредстваоснащениялетательных аппаратов / Р.В.

Мубаракшин, Н.В. Ким, Ю.А. Саблин, И.П.Шингирий, под ред. М.Н. Красильщикова. М.: МАИ, 2003. –380 c.4.Bilbao, J. How design an unmanned aerial vehicle with great efficiency in theuse of existing resources / J. Bilbao, A. Olozaga, E. Bravo, O. García // Internationaljournal of computers. Issue 4, -V.2. –Malaysia.: 2008. –pp. 442-451.5.Jerry, L. Holistic Contingency Management for Autonomous UnmannedSystems / J.L.

Franke, A. Hughes, S.M. Jameson and etc. // [Электронный ресурс]-http://www.atl.lmco.com/papers/1344.pdf (Режим доступа 04.10.2015).6.Аникин, В.А. Облик выносной системы технического зрения на базе БЛАдля робототехнических мобильных наземных комплексов / В.А. Аникин, Н.Е.Бодунков, Н.В. Ким, В.П. Носков, И.В. Рубцов // Известия ЮФУ. Техническиенауки. –Таганрог: 2014.

-№3 (152). –С. 70-77.7.Ким, Н.В. Оценка поведенческих признаков автотранспортных средствна основе анализа видеоинформации / Н.В. Ким, Н.Е. Бодунков, А.В. Лебедев //Сб. тезисов докладов науч.-тех.Конференции «Техническое зрение всистемах управления - 2013» -М.; 2013.8.Бобронников, В.Т. Алгоритм комплексирования бесплатформеннойинерциальной навигационной системы и магнитометрической системы длярешения задачи навигации летательных аппаратов / В.Т. Бобронников, А.Р.Кадочникова // Электронный журнал «Труды МАИ» [Электронный ресурс]http://www.mai.ru/upload/iblock/ac3/ac34ccdb0479f995669c14741ebecbc1.pdf(Режим доступа 04.10.2015).1499.[Электронныйресурс]https://www.glonass-iac.ru/guide/navfaq.php(Режим доступа 04.10.2015)10.[Электронный ресурс] http://zala.aero/zala-421-08/ (Режим доступа04.10.2015)11.[Электронный ресурс]http://uav-siberia.com/delta-m (Режим доступа04.10.2015)12.[Электронныйресурс]http://www.ga-si.com/Websites/gaasi/images/products/aircraft_systems/pdf/MQ9_Reaper_Predator_B_032515.pdf(Режимдоступа 04.10.2015).13.[Электронный ресурс] http://www.teknol.ru/products/marine/companav3(Режим доступа 04.10.2015).14.Ким, Н.В.

Применение систем технического зрения на беспилотныхлетательных аппаратах в задачах ориентации на местности / Н.В. Ким, А.Г.Кузнецов, И.Г. Крылов. // Вестник МАИ. №3. –М.:2010. –С .15.Веремеенко, К.К. Современные информационные технологии в задачахнавигации и наведения беспилотных маневренных летательных аппаратов /К.К. Веремеенко, С.Ю. Желтов, Н.В Ким. и др. // Под ред. М.Н.Красильщикова, Г.Г.

Себрякова. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. –556 c.16.Leishman, R.C. Relative Navigation Approach for Vision-Based Aerial GPS-Denied Navigation / R.C. Leishman, T.W. McLain, R.W. Beard. // J of Intelligent &Robotic Systems 74(1–2). -2014. -pp. 97-111.17.Lin, F. Development of a vision-based ground target detection and trackingsystem for a small unmanned helicopter / F. Lin, K.Y. Lum, B.M. Chen, T.H.

Lee. //Science in China Series F: Information Sciences 52(11).. -2009. –pp. 2201–2215.18.Cesetti, A. A Vision-Based Guidance System for UAV Navigation and SafeLanding using Natural Landmarks / A. Cesetti, E. Frontoni, A. Mancini, P.Zingaretti, S. Longhi // J of Intelligent and Robotic Systems 57(1–4). -2010. –pp.233–257.15019.Yilmaz, A.

Object tracking: A survey / A. Yilmaz, O. Javed, M. Shah //[Электронный ресурс] http://crcv.ucf.edu/papers/Object%20Tracking.pdf (Режимдоступа 04.10.2015). -2006. – P.45.20.Хюн Ен Мок. Исследование точности работы навигационной системыпри автоматической посадке гражданского самолета на необорудованныйаэродром / Хюн Ен Мок // Диссертация на соискание ученой степени кандидататехнических наук. – Московский авиационный институт (техническийуниверситет), 2004. –124 с.21.Кузнецрв, А.Г.

Повышение точности оценки координат малогабаритногобеспилотного летательного аппарата с использованием системы техническогозрения / А.Г. Кузнецов // Диссертация на соискание ученой степени кандидататехнических наук. – Московский авиационный институт (техническийуниверситет), 2011.22.Ashraf, Q. Implementation of an Onboard Visual Tracking System with SmallUnmanned Aerial Vehicle (UAV) / Ashraf Qadir, William Semke, Jeremiah Neubert// International Journal of Innovative Technology & Creative Engineering(issn:2045-8711), Vol.1, No.10.

-2011. –pp. 17-25.23.Kyungsuk, Lee. Autonomous Airborne Video-Aided Navigation / KyungsukLee, Jason M. Kriesel, Nahum Gat // Navigation: Journal of The Institute ofNavigation, Vol. 57, No 3. -2010. –pp. 163-173.24.Nils Gageik. An autonomous UAV with an Optical Flow Sensor forPositioning and Navigation / Nils Gageik, Michael Strohmeier, Sergio Montenegro// International Journal of Advanced Robotic Systems, Vol. 10, 341:2013. –pp. 1-9.25.Taufiq, Mulyanto.

Development of Pose Estimation System Based on DualCamera Techniques for Parameters Identification of Indoor MAV / TaufiqMulyanto, Muhammad L.I. Nurhakim, Hari Muhammad. // 28th InternationalCongress of the Aeronautical Sciences (ICAS):Brisbane, Australia, 2012.26.Andrew J Armstrong. Development of a methodology for deriving safetymetrics for UAV operational safety performance measurement. -The University ofYork: January 2010. –P.83.15127.Степанова, Н.В. Решение целевых и навигационных задач на бортумалоразмерного беспилотного летательного аппарата на основе обработкиизображения подстилающей поверхности / Н.В. Степанова // Диссертация насоискание ученой степени кандидата технических наук. – Московскийавиационный институт (технический университет): 2007.

–С.28.Форсайт, Д. Компьютерное зрение современный подход / Форсайт Д.,Понс Ж. // Пер. с англ. – М.: Вильямс, 2004. -466 с.29.Визильтер, Ю.В. Обработка и анализ изображений в задачахмашинного зрения / Ю.В. Визильтер, С.Ю. Желтов, А.В. Бондаренко, М.В.Осоков, А.В. Моржин //-М.: Физматкнига, 2010. -689 с.30.Абчук, В.А. Поиск объектов / В.А.

Абчук, В.Г. Суздаль // –М.: Сов.Радио, 1977. -334 с.31.Яне, Б. Цифровая обработка изображений // Техносфера, 2007. – 584с.32.Ким, Н.В. Обработка и анализ изображений высокодинамичныхобъектов в масштабе реального времени / / Н.В. Ким, Н.Е. Бодунков,Прохоров П.Д. // Вестник Московского Авиационного Института. –М: МАИ,2015. -Т 22. –С. 38-45.33.Баклицкий, В.К. Методы фильтрации сигналов в корреляционно-экстремальных системах навигации / В.К. Баклицкий, A.M.