Отзыв оппонента 1 (Расширение условий функционирования систем визуальной навигации автономных беспилотных летательных аппаратов)

официального оппонента кандидата технических наук, Овчинникова Александра Викторовича. на диссертаццго Бодункова Николая ! вг.ецьевича на тему «Расгиирение условий функционирования систем визуалыгой навигации автономных беспилотных летательных аппаратов>,, предсгавленнуго на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.01 — «Системный анализ. управление и обработка информации (Авиационная и ракетно-космическая техника)», В последнее время широкое распространение полу пали разработки автономных беспилотных летательных аппаратов 1БЛА), способных длительное время функционировать без участия оператора.

При этом одной из важных задач является разработка навигационных систем, обеспечивающих определение координат БЛА при потере работоспособности систем спутниковой навигации 1СНС). Одной из альтернатив СПС для автономных БЛА можно считать системы визуальной навигации. Однако их использование связано с рядом проблем. В работе рассм;привается 2 фактора способных ограничить условия применения существующих систем визуальной навигации; изменение условий наблюдения и отсутствие информативных ориентиров в наблюдаемой области. Первый фактор связан с изменением видимых признаков ориентиров при изменении условий наблюдения (например, времени суток или погодных условий), гго может привести к увеличению вероятности ошибок обнаружения ориентиров. Второй фактор обусловлен отсутствием информативного ориентира в наблюдаемой области 1полет над малоинформативной честностью).

Под информативным понимается ориентир, позволяющий, при его оонаружении, с требуемой то шостыо определить ~юложение БЛА. Так как для автономного БЛА при выполнении целевой задачи (ЦЗ) допустимо отклонение от проложенного штатного маршрута, то возможен его полет над малоинформативными участками местности. Отсутствие информативного ориентира приводит к неработоспособности суцгествующих подходов визуальной навигации. В своей работе Ьодунков П.Е. предложил методики и алгоритмы визуальной навигации ориентированные на решение поставленных задач.

таким образом, тему диссертации и ее научные задачи следует считать актуальными, поскольку они направлены на расширение условий функционирования систем визуальной навигации автономных ЬЛА. гз /0 Содержание работы Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 155 страницах, содержит 60 рисунков, ! 5 таблиц, список литературы из 59 наименований. Диссертация обладает внутренним единством, логичностью и последовательностью изложения, Автореферат соответствует содержанию и структуре диссертации, Опубликованные научные работы достаточно гюлно отражают основное содержание диссертационной работы.

Во введении приводится обзор существующих навигационных систем и систем визуальной навигации Ы!А, дается обоснование актуальности темы диссертации, а также формулируются цель работы, решаемые задачи и положения, выносимые на защиту, В первой:лаве рассматриваются решения задачи визуальной навигации. Показано, что при работе алгоритмов визуальной навигации в реальных условиях возникгцот проблемы: изменение условий наблюдения при длительном полете БЛЛ и полет над малоинформативными участками местности 1'областями.

не содержащими информативных ориентиров). В результате возникновения первой проблемы происходит изменение видимых признаков ориентира и его эталонных изображений. Использование эталонов, полученных в других условиях, приводит к ошибкам обнаружения ориентиров.

Вторая проблема связана с ситуацией «необнаружения» информативного ориентира в наблюдаемой области. Существующие системы визуальной навигации в таких условиях не функционируют. В диссертации ставятся задачи разработки алгоритмов адаптации эталонов ориентиров к изменению условий наблюдения и алгоритмов навигации по малоинформативным ориентирам. Вторая. слави посвящена адаптации гпалонов ориентиров к изменению условий наблюдения. Нод изменением условий в работе понимается смена времени суток, времени года, изменение погодных условий. Для адаптации эталонов предлагается подход на основе использования нечетких систем, включакнций методику формирования нечеткой системы, выбора функции принадлежности и обучения.

При этом в систему закладывается база нечетких правил, ставящих в соответствие определенным условиям конкретные эталонные описания. ВО время раооты система производит интерполяцию описаний лля текущих условий на основе эталонных описаний для ближайших условий. Нелинейность интерполяции определяется формой соотве гствуюгцих функций принадлежности.

Предполагается, что функции принадлежности задаются экспертом, однако в дальнейшем они могут быть скорректированы за счет процедуры обучения. В третьей;,лавс рассматривается навигация БЛА по малоинформативным ориентирам. Автором предлагается алгоритм формирования гипотез положения на основе анализа наблюдаемой сцены. Суть подхода заключается в формировании описаний сцены и их сравнении с описаниями фрагментов цифровой карты местности. Фрагменты со схожими описаниями принимьцотся как гипотезы положения БЛА.

Автором предложен формат иерархического описания сцены на основе языков ситуационного управления. Следует отмепп ь, что подобные описания инвариантны к изменению яркости„условий наблюдения, незначительным искажениям формы наблюдаемых малоинформативных ориентиров. Также в главе предлагается алгоритм выбора информативно~ о направления полета. Данный алгоритм необходим для полета к более информативной области при учете гипотез положения. В четвертой лаве приведены результаты экспериментов, подтверждающих теоретические предположения о работоспособности и эффективности предлагаемых алгоритмов. В заклочении сформулированы основные резульзаты и выводы, полученные соискателем в результате диссертационного исследования.

Степень обоснованности результатов Достоверность полученных автором результатов подтверждается математическим моделированием и экспериментальными исследованиями, по результатам которых бьио сделано 3 научные публикации в рецензируемы изданиях, рекомендуемых перечнем ВАК, и 2 публикации в зарубежных изданиях, входягцих в индекс ~сорпа. Научнаи новизна В результате вьцюлнения диссертационной работы автором получены результаты„имеющие научную новизну. В качестве наиболее значимых результатов можно выделить: 1. Предложен подход к обнаружению ориентиров на основе использования эталонных описаний, адаптивных к изменению условий наблюдения.

2. Разработан алгоритм формирования и использования адаптивных описаний на основе нейронечетких систем. 3. Предложен подход к решению задачи визуальной навигации БЛА над малоинформативными участками местности, основанный на предварительном определении пп|отез положения БЛА, планировании и реализации полета с учетом информативности выбранного направления.

4. Разработан алгоритм определения информативного направления полета для уточнения положения ЬЛЛ при навигации над малоинформативными УЧаСТКаМИ МЕСТНОСТИ. Ллгоригмы и подходьь 1эазраоотанпые автором, явл~ютс~ н~выми или представляют собой модификацию существующих алгоритмов, Практическая значимость Практическая значимость проведенных исследований заключается в: 1. Расширении условий применения систем визуальной навигации ЬЛЛ за счет адаптации эталонов к изменению условий наблюдения. 2.

Сокращении требуемого количества эталонов для формирования адагггивных описаний. 3. Повышении эффективности алгоритмов визуальной навигации за счет использования малоинформативных ориентиров. Замечании В целом диссертационная работа Ьодункова 1-1.Е.

представляет собой законченное научное исследование, однако, при ознакомлении с диссертационной работой возникает ряд вопросов и замечаний: 1, В диссертации термин «описание» используется для обозначения различных понятий: описаний ориентиров — плотностей распределения и описаний сцены — лингвистических описаний.

Для однозначности трактования понятий целесообразно использовать различные термины или дополни'1'ь НОяснениями существующий те)змиев. 2. В работе недостаточно подробно рассмотрены вопросы формирования цифровой карты местности ЩКМ), выбора эталонов, форм функций принадлежности и выбора эксперта.

3. Лвтор ограничивается рассмотрением, хотя и весьма подробным, влиянием на работу системы изменений условий наблюдения связанных с текущей освещенностью объектов, хотя не меныций практический интерес представляет и оценка влияния текущих погодных условий (дождь, снег, туман и т.д.). 4. В работе говорится, что размер фрагментов цифровой карты местности гЦКМ) зависит от требований к точности системы, но не дается практических рекомендации по их вычислению.

5. В диссертации присутствуют опечатки и синтаксические неточности„ на графиках, показанных на рис. 1.2, рис. 4.7, рис. 4.17, отсутствуют обозначения осей. Вь)явл(нные и «таооге не„'(Ос)«ггки нс являк) гся суи)ес')асиными и В 00))ьшей сте)гани ук()зывак)! на момент!»), тре0"»'юи)ие Вни»иания при плани«)ОВСН(ии и и«)ов»"„'(('.нии иос))е»)у)огцих исс))е»)овании В Данно)и ))вправлении, За И»М Н) ЧЕИ ИЕ Диссертационная работа солер)ки ! новые полхолы к регцснии) ак)тальных )ц)об:)ек! Витуальной и()виГацин, ))овво:)яю)цне «)аси)ири)ь условия ири)иенения ()в)оиох)н! )х Б»«Л, и ирелставляст ич сейм заверн)енную нау чно"кВВ )ифнкационную РВООту, огве»! )е! кри гсрияьч 11оло)есиия о иорялке ирисуи(ления ученых сгеиенсй ВА«('.. а ес авгор, Болунков 11.1:...

заслълкивает п«)ису)кг(с))ия ' )е)н)й ст('и(.'ии кан;и);(а'г(! гсхнических )!»)ук ио специальн(тс ! и 05.13.01»»(.'истек)н! )Й! Ви))ли !. управление н обраб(н ка ин!«)Орх)ации «Авиационная и ракс) но-кос»ии )сская )ехника«хь Лоцсн'!' К()(«)е;!«)ы «)а))ИО)»)ек)роник)! ФГБОУ ВО "Тульский ! Осу '(арственный у ниВерсит(; г". канг)))ла!' ')ехничсских нау!» Ов )инников Л))екс(!»)лр Вик'гОРОВич Мес)о работы; Ф«'БОУ ВО "Г.льский госуларствеиный универси)с!". Рабочий злрсс: 30001', ). Г())а. ир. 3!енин(!. 9".

Рабо и)Й телефон; 1487'1 73-44-14 Алрес )лсктронной )юч)! ): а(1)т))!) !С«ехг'а пта)1.гц Г«одиись и река))з)))ы кандидата техпнческнх наук,,".)Оцент(! Овчинникова Ллсксанлра Вик-горови )а ваверяк). ( ~.;" Ме))е))г)(цсг)ковд М.В. '.) Начальник 0 гле ФРБОУ ВО "Ту госу ларстве ни ы .