SOLVING THE PROBLEM OF DETERMINING THE LOCATION OF AN UNMANNED AERIAL VEHICLE IN THE COORDINATE COUNTING MODE USING A TECHNICAL VISION SYSTEM

Author(s):  
Д.А. Смирнов ◽  
В.Г. Бондарев ◽  
А.В. Тепловодский ◽  
А.В. Николенко

Представлено обоснование использования оптико-электронной системы в качестве навигационно-измерительного комплекса. Проведен краткий анализ существующих систем навигации, применимых для беспилотного летательного аппарата, и предложен алгоритм обеспечения системы видеонаблюдения в режиме счисления координат с помощью системы технического зрения. Задачу счисления координат БЛА с использованием видеопоследовательностей изображений земной поверхности можно решить с высокой точностью с помощью бинокулярной СТЗ. Однако в случае выхода из строя одной из камер определение координат местоположения будет продолжаться с достаточной точностью для решения поставленной задачи. А недостаток измерительных средств обеспечивается за счет использования 6 особых точек земной поверхности. Поэтому предложен алгоритм определения местоположения с помощью монокулярной системы технического зрения. Для решения задачи определения местоположения выделяются и определяются координаты особых точек на изображении поверхности. Для нахождения особых точек была выполнена обработка оцифрованного изображения методом FAST-9. Так как изображение получается цветным, то процедура нахождения особых точек является надежным путем применения метода FAST-9 для двух или даже трех цветовых компонент. Данная процедура позволяет достигнуть высокой точности определения счисляемых координат БЛА. Для решения задач счисления координат предпочтительно использование методов простых итераций, Брауна или Ньютона We present the rationale for the use of an optoelectronic system as a navigation-measuring complex. We carried out a brief analysis of existing navigation systems applicable to an unmanned aerial vehicle and propose an algorithm for providing a video surveillance system in the reckoning mode using a vision system. The problem of reckoning UAV coordinates using video sequences of images of the earth's surface can be solved with high accuracy using a binocular TVS. However, in case of failure of one of the cameras, the determination of the coordinates of the location will continue with sufficient accuracy to solve the task. And the lack of measuring instruments is ensured through the use of 6 special points of the earth's surface. Therefore, we propose an algorithm for determining the location using a monocular vision system. To solve the problem of determining the location, we selected and determined the coordinates of the singular points on the surface image. To find the special points, we processed the digitized image using the FAST-9 method. Since the image is obtained in color, the procedure for finding special points is reliable by applying the FAST-9 method for two or even three color components. This procedure allows you to achieve high accuracy in determining the reckoning coordinates of the UAV. To solve problems of reckoning coordinates, it is preferable to use the methods of simple iterations, Brown or Newton

2019 ◽  
Vol 30 ◽  
pp. 03004
Author(s):  
Andrey Antonov ◽  
Andrey Zubyuk ◽  
Mikhail Kuznetsov ◽  
Ilya Obukhov ◽  
Elizaveta Smirnova ◽  
...  

On-board equipment, ground equipment, and special software have been developed and tested that makes it possible to determine with high accuracy the relative coordinates of a helicopter-type unmanned aerial vehicle relative to a quick deployment runway in the absence of signals from global navigation systems.


The navigation systems as part of the navigation complex of a high-precision unmanned aerial vehicle in conditions of different altitude flight are investigated. The working contours of the navigation complex with correction algorithms for an unmanned aerial vehicle during high-altitude and low-altitude flights are formed. Mathematical models of inertial navigation system errors used in non-linear and linear Kalman filters are presented. The results of mathematical modeling demonstrate the effectiveness of the working contours effectiveness of the navigation complex with correction algorithms. Keywords high-precision unmanned aerial vehicle; navigation complex; multi-altitude flight; work circuit; passive noises; Kalman filter; correction


Author(s):  
Д.А. Смирнов ◽  
В.Г. Бондарев ◽  
А.В. Николенко

Проведен краткий анализ как отечественных, так и зарубежных систем межсамолетной навигации. В ходе анализа были отражены недостатки систем межсамолетной навигации и представлен актуальный подход повышения точности системы навигации за счет применения системы технического зрения. Для определения местоположения ведущего самолета предлагается рассмотреть в качестве измерительного комплекса систему технического зрения, которая способна решать большой круг задач на различных этапах, в частности, и полет строем. Систему технического зрения предлагается установить на ведомом самолете с целью измерения всех параметров, необходимых для формирования автоматического управления полетом летательного аппарата. Обработка изображений ведущего самолета выполняется с целью определения координат трех идентичных точек на фоточувствительных матрицах. Причем в качестве этих точек выбираются оптически контрастные элементы конструкции летательного аппарата, например окончания крыла, хвостового оперения и т.д. Для упрощения процедуры обработки изображений возможно использование полупроводниковых источников света в инфракрасном диапазоне (например, с длиной волны λ = 1,54 мкм), что позволяет работать даже в сложных метеоусловиях. Такой подход может быть использован при автоматизации полета строем более чем двух летательных аппаратов, при этом необходимо только оборудовать системой технического зрения все ведомые самолеты группы The article provides a brief analysis of both domestic and foreign inter-aircraft navigation systems. In the course of the analysis, we found the shortcomings of inter-aircraft navigation systems and presented an up-to-date approach to improving the accuracy of the navigation system through the use of a technical vision system. To determine the location of the leading aircraft, we proposed to consider a technical vision system as a measuring complex, which is able to solve a large range of tasks at various stages, in particular, flight in formation. We proposed to install the technical vision system on the slave aircraft in order to measure all the parameters necessary for the formation of automatic flight control of the aircraft. We performed an image processing of the leading aircraft to determine the coordinates of three identical points on photosensitive matrices. Moreover, we selected optically contrasting elements of the aircraft structure as these points, for example, the end of the wing, tail, etc. To simplify the image processing procedure, it is possible to use semiconductor light sources in the infrared range (for example, with a wavelength of λ = 1.54 microns), which allows us to work even in difficult weather conditions. This approach can be used when automating a flight in formation of more than two aircraft, while it is only necessary to equip all the guided aircraft of the group with a technical vision system


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document