Інтегрована система навігації та орієнтації літального апарату з оптичними приладами

Розроблений алгоритм визначення поточних кутів крену і тангажу ЛА за оптичною інформацією, що надається бортовою відеокамерою, використовуючи техніку машинного зору. У його основу покладено методику розпізнавання оптичної лінії горизонту на зображенні. Даний алгоритм має необхідні швидкість обробки та точність визначення лінії горизонту, в тому числі за рахунок застосування колової маски для усунення викривлених областей зображення. Вказані характеристики роблять можливим використання розробленого алгоритму у бортових обчислювачах та видачу інформації у реальному масштабі часу. Сформовано датчик оптичного горизонту на базі бортової камери і бортового обчислювача, який здатний визначати кути крену та тангажу із похибкою ≤0,5° та на відміну від існуючих моделей не потребує додаткових фінансових витрат. Розроблений алгоритм, на якому побудована оптична система визначення відстані до перешкоди на основі методів стереобачення. Така система дає можливість підвищити безпеку польоту БПЛА. Показано, що використання датчика оптичного горизонту у комплексованих системах орієнтації та навігації, побудованих на мікроелектромеханічних датчиках, дає можливість підвищити точність визначення кутів орієнтації у три рази. Цей фактор може мати вирішальне значення при побудові систем орієнтації та навігації для БПЛА в умовах існуючих масогабаритних та вартісних обмежень.An algorithm for aircraft roll and pitch values estimation based on optical horizon line recognition is developed. The algorithm makes use only of machine vision techniques. It has required accuracy of horizon line detection, in particular due to circular mask usage for image distorted areas elimination and processing rate. Such performances allow the algorithm to be used in onboard computers as well as obtaining of processed information in real time. The optical horizon sensor is designed based on onboard camera and computer which is able to calculate roll and pitch angles with accuracy ≤0,5°. In contrast with available models such a sensor does not require additional expenses. An algorithm defined the framework of optical system for distance estimation to the obstacles is developed, which is based on stereovision principals. Such a system allows to increase the safety of an UAV during the flight. It is shown that the usage of optical horizon sensor as a part of integrated navigation system built with usage of microelectromechanical sensors proposes an opportunity of accuracy enhancement in tree times for pitch and roll estimation. This can be crucial factor in UAV navigation system design in existing conditions of cost and weight limitations.Диссертационная работа посвящена разработке системы ориентации и навигации для беспилотного летательного аппарата (БПЛА) на микроэлектромеханических датчиках первичной информации, точность определия углов ориентации которой была повышена за счёт введения информации от оптического датчика горизонта, этапы разработки которого также представлены в данной диссертационной работе. Разработано два алгоритма определения текущих углов крена и тангажа ЛА по оптической информации предоставляемой бортовой видеокамерой используя подходы машинного зрения. В их основу быди заложены различные методики распознавания оптической линии горизонта на изображении, что позволило получить алгоритмы с разными характеристиками по точности определения линия горизонта и скорости обработки видеопоследовательности. Проведенные экспериментальные исследования показали, что оба алгоритма являются эффективными и позволяю сформировать их основе оптический датчик горизонта. Приемлемая скорость обработки и точность определения в частности обеспечивается за счёт применения круговой маски для устранения искривлённых областей изображения. Указанные характеристик делают возможным применение разработанного алгоритма в бортовых вычислителях и выдачу информации в реальном времени. Сформирован датчик оптического горизонта на базе бортовой видеокамеры и бортового вычислителя. Экспериментальные исследования в лабораторных условиях показали, что указанный датчик способен определять углы крена и тангажа с погрешностью ≤0,5° и в отличие от существующих моделей не требует дополнительных финансовых затрат для БПЛА с бортовой видеокамерой. Также в работе расмотрен вопрос повышения сохранности БПЛА также за счёт использования оптической информации. Разработан алгоритм, который заложен в основу оптической системы определения расстояния до преграды на базе методов стереозрения. Проведенные экспериментальные исследования в лабораторных условиях показали, что данная система может быть использована на высокоманёвренных БПЛА. 19 На основе анализа существующих навигационный систем подобного класса выбран минимально-необходимый набор датчиков первичной информации для построения навигационной системы включающий: бесплатформенную навигационную систему, приёмник спутниковой навигационной системы, магнитометр и датчик оптического горизонта. Комплексирование составляющих элементов произведено с помощью оптимального фильтра Калмана. Результаты проведенного полунатурного моделирования показали, что использование датчика оптического горизонта в составе базовой комплексированной систем навигации и ориентации, построенной на микроэлектромеханических датчиках и приёмнике спутниковой навигационной системы даёт возможность повысить точность определения углов ориентации в три раза. Этот фактор может иметь решающее значение при построении систем ориентации и навигации для БПЛА в условиях существующих массогабаритных и стоимостных ограничений

Основи будови та експлуатації самохідних протитанкових ракетних комплексів (9П148 "Конкурс")

У навчальному посібнику викладені основи будови та експлуатації самохідних протитанкових ракетних комплексів (9П148 «Конкурс»). Навчальний посібник призначений для підготовки і проведення занять із будови та експлуатації артилерійського озброєння. Він може використовуватися як викладачами кафедр військової підготовки і студентами ВНЗ, які навчаються за програмою підготовки офіцерів запасу, так і курсантами ВВНЗ та викладачами, які здійснюють підготовку офіцерів артилерійського профілю. Крім того, навчальний посібник може бути корисним офіцерам-артилеристам у військах у ході бойової підготовки артилерійських підрозділів

Основи теорії чутливих елементів cистем орієнтації

Методичні вказівки є практичною частиною комплексу навчально-методичних матеріалів з дисципліни «Основи теорії чутливих елементів систем орієнтації» для студентів приладобудівного факультету які навчаються за програмою освітньо-кваліфікаційного рівня «магістр» (спеціальність: 8.05100303) – прилади і системи орієнтації та навігації. В матеріалах методичних вказівок наведені матеріали для проведення практичних занять стосовно тематиці розділу «Прикладні методи дослідження алгоритмів систем орієнтації»

Курсовертикаль літального апарату

Дипломну роботу виконано на 46 аркушах, вона містить перелік посилань на використані джерела з 18 найменувань, у роботі наведено 43 рисунки та 6 таблиць. Метою даної дипломної роботи є освітлення теми курсовертикаль літального апарату, її кінематичний розрахунок та побудова Simulink моделі з віртуальними авіаційними приладами. У роботі проведено аналіз сучасного стану курсовертикалей, представлені приклади сучасних систем, означені можливі напрямки їх розвитку та сфер використання, розглянуто причини їх появи. Для побудови моделі, в роботі вибрана система орієнтації та навігації за кутами Ейлера-Крилова, побудована модель, що реалізує даний метод та проведено випробування системи з порівнянням отриманих даних.The purpose of this thesis is to cover the topic of attitude and heading course vertival of the aircraft, its kinematic calculation and construction of Simulink model with virtual aircraft. The analysis of the current state of course vertival is carried out in the thesis, examples of modern systems are presented, possible directions of their development and spheres of use are marked, the reasons of their occurrence are considered. To build the model, the system of orientation and navigation at Euler-Krylov angles is chosen, a model is implemented that implements this method and the system is tested with a comparison of the obtained data.Целью данной работы является освещение темы курсовертикаль летательного аппарата, ее кинематический расчет и построение Simulink модели с виртуальными авиационными приборами. В работе проведен анализ современного состояния курсовертикалей, представлены примеры современных систем, указаны возможные направления их развития и сфер использования, рассмотрены причины их появления. Для построения модели, в работе выбрана система ориентации и навигации по углами Эйлера-Крылова, построенная модель, реализует данный метод, также проведены испытания системы со сравнением полученных данных

Аэросъемка с беспилотного летательного аппарата

AERIAL PHOTO WITH A UNMANNED AIRCRAFT A. MIKHEEVA, V. YALTYKHOV, P. PARADNYAРассматривается возможность использования снимков, полученных с беспилотного летательного аппарата MAVIC PRO с цифровой камерой FC-220, для задач картографирования. Работа выполнена на примере съемки учебного корпуса № 3 Полоцкого государственного университета. Представлен расчет количества снимков и угла засечки в зависимости от проектируемых параметров аэросъемки. Показано, что в случае, когда короткая сторона снимка расположена вдоль маршрута, будет ниже точность окончательных результатов, но и меньшее количество полученных снимков. Обработка данных произведена в программном комплексе Agisoft Photoscan. Выполнен анализ полученных угловых элементов внешнего ориентирования снимков. Рассмотрены особенности выбора и использования систем координат в данном программном продукте. Акцентировано внимание на несоответствие терминологии, используемой разработчиками Agisoft Photoscan, с общепринятой в навигации, фотограмметрии и других отраслях геодезического производства.= The paper considers possibility of using images obtained from an unmanned aerial vehicle MAVIC PRO with a digital camera FC-220 for mapping tasks. The study is based on the example of the shooting of educational building № 3 of Polotsk State University. The number of images and the angle of the serif are calculated depending on the projected parameters of aerial surveys. The paper shows that in the case when the short side of the image is located along the route, the accuracy of the final results is lower, but also the smaller number of images received. Data processing was performed in the Agisoft Photoscan software package. The article analyzes the obtained angular elements of exterior orientation of images. The features of the choice and use of coordinate systems in this software product are considered. The focus is on the inconsistency of the terminology used by the developers of Agisoft Photoscan, with the generally accepted terms in navigation, photogrammetry and other branches of geodetic production

Математичне моделювання і обробка сигналів в космічних системах спостереження з матричними приймачами випромінювання

Розглянуто питання підвищення якості зображень та ефективності функціонування тепловізійних систем спостереження авіаційного та космічного базування за рахунок узгодження параметрів і характеристик системи, зміни фокусної відстані об’єктива, додаткового довороту передавальної камери за кутами візування. Для наукових, інженерно-технічних працівників, які займаються розробкою оптико-електронних систем дистанційного спостереження, студентів галузі знань 15 «Автоматизація та приладобудування»The improvement of image quality and effectiveness of the functioning of aviation and space-based thermal imaging surveillance systems was studied. Adjustment of the parameters and characteristics of optical system, change of the focal length of the lens, additional rotation of the transmission camera by viewing angles were applied. Intended for scientific, engineering and technical workers engaged in the development of optical-electronic remote monitoring systems, students of the field of knowledge 15 "Automation and Instrumentation

Учебно-методический комплекс для студентов специальности 1-53 01 06 «Промышленные роботы и робототехнические комплексы»

Издание является первой частью учебно-методического комплекса. Цель выполнения лабораторных работ – повторение студентами лекционного материала и закрепление его на практике. Рассмотрены основные во-просы, связанные с математическим описанием динамики и кинематики промышленного робота, планированием и моделированием траектории движения робота, а также решением прямой и обратной задач кинематики и динамики. Учебно-методический комплекс предназначен для студентов, инженеров и преподавателей, занимающихся проектированием и эксплуатацией промышленных роботов

Pareto-optimization of parameters of the simulator-hexapode on the criteria of maneuverability

Для тщательной подготовки экипажа мобильных транспортных объектов по принятию быстрых решений по удержанию курса и мгновенных реакций по изменению движения предложено усовершенствовать тренажерную технологию путем эффективного использования рабочей зоны и снижения риска возникновения сингулярных конфигураций механизма тренажера. Предложены новые методы оценки свойства "маневренность" механизма параллельной структуры и кинематики типа гексапод в виде критериев эффективности рабочей зоны и сингулярности конфигураций. В результате Паретооптимизации критериальных показателей определена область оптимальных значений отношения радиусов ориентации шарниров платформы гексапда в интервале 0,75…0,95. Установлено, что конструктивные размеры авиатренажера модели Ан 124-100-D АНТК "Антонов" расположены в оптимальной области. Рекомендуемый диапазон значений углов тангажа (от 20º до 50º) позволяет эффективно использовать рабочую зону тренажера при одновременном снижении риска возникновения сингулярных конфигураций.To carefully prepare the crew of mobile transport facilities to make quick decisions on course retention and instant reactions to changing traffic, it is proposed to improve the training technology by effectively using the work area and reducing the risk of the occurrence of singular configurations of the simulator mechanism. is necessary. New methods for estimating the property of the "maneuverability" of the mechanism of parallel structure and kinematics of the hexapod type in the form of criteria for the efficiency of the working zone and the singularity of configurations are proposed. As a result of the analysis of known studies of singularity it is established that the singularity is a special kind of configuration in which the intrinsic rigidity of the hexapod mechanism is lost or there are uncontrollable degrees of freedom, which leads to loss of controllability. The singularity of the direct kinematics arises under the condition that the Jacobi matrix has rank less than 6 (not full rank). Physically this kind of singularity arises if two or three bars are parallel to each other, or three rods are located in a common plane. In such cases, the platform receives an additional one or more degrees of freedom, even if all the drives are locked. In order to avoid the singularity in this case, it is recommended to increase the rigidity of the mechanism by tilting two or three bars (to establish them not parallel to each other). The singularity of the inverse kinematics of mechanism arises if the direction of one or more bars is perpendicular to the axial directions of the drive hinges (for hexaglides). In this situation, the platform loses one or more degrees of freedom and there is uncontrollability in the form of ambiguity of continued movements or the rigidity of the hexapod mechanism increases dramatically. The singularity of the direct dynamics arises under the condition that the two rods are located along one line and all the actuators except these two are blocked. In this case, the power locking mechanism occurs and the mechanism can remain in equilibrium with any significant forces in the drives (the mechanism loses two degrees of freedom). Singularity of the reverse dynamics arises under the condition that the drives are blocked, and the mechanism still has one degree of freedom. In this case, the mechanism acquires the so-called quasi-zero and negative rigidity for the resemblance of the elastic Mises systems. As a result of Paretooptimization criterial indicators, the range of optimal values of the ratio of the radii of orientation of the hinges of the hexagon platform in the range 0.75...0.95 is determined. It is established that the design dimensions of the airplane simulator on model AN 124-100-D ANTK "Antonov" are located in the optimal area. The recommended range of angular pitch values (from 20º to 50º) allows efficient use of the working area of the simulator while reducing the risk of singular configurations