Определение изменений траектории и ориентации беспилотных летательных аппаратов по перекрывающимся снимкам

Определение изменений траектории и ориентации беспилотных летательных аппаратов по перекрывающимся снимкам

В статье рассмотрена методика определения нештатных изменений траектории и ориентации беспилотных летательных аппаратов в условиях потери сигналов от спутников в интересах повышения точности навигационного обеспечения их выхода в заданную точку маршрута горизонтального полета. Разработанная методика основана на функциональной связи разности параллаксов смежных пар снимков, получаемых бортовой фотокамерой беспилотных летательных аппаратов в процессе полета, с их отклонениями от горизонтальной траектории и изменениями ориентации. Полученные аналитические соотношения позволяют для каждой соответственной точки пары снимков сформировать и решить систему двух нелинейных уравнений с пятью неизвестными, в качестве которых используются отклонения беспилотных летательных аппаратов по высоте и направлению полета и их углы тангажа, крена и рыскания, приближенные значения которых определены инерциальной системой навигации. Представлены процедуры уточнения этих параметров, основанные на математической обработке результатов измерений плоских координат соответственных точек по методу наименьших квадратов. Предложенный подход позволяет в два раза уменьшить минимальное число обрабатываемых точек и обеспечивает точность определения отклонений беспилотных летательных аппаратов от горизонтальной траектории и изменений его угловой ориентации, соизмеримую с точностью спутниковой навигации.

Детальная_Инф:  Да

Автор1:  В. Г. Андронов

Афиилиация1:  Юго-Западный государственный университет, г. Курск, Российская Федерация

Автор2:  А. А. Чуев

Афиилиация2:  Юго-Западный государственный университет, г. Курск, Российская Федерация

Название статьи:  Определение изменений траектории и ориентации беспилотных летательных аппаратов по перекрывающимся снимкам

Рубрика:  Дистанционное зондирование земли, фотограмметрия

Начало_Страница:  47

Конец_Страница:  59

УДК:  528:629.7(203):528.72

DOI:  10.33764/2411-1759-2023-28-2-47-59

Год:  2023

Номер:  2

Том:  28

Ключевые слова_RU:  аэрофотосъемка, беспилотный летательный аппарат, навигация, параллакс изображений, девиации беспилотных летательных аппаратов

Ключевые слова_EN:  aerial photography, unmanned aerial vehicle, navigation, parallax images, deviation of unmanned aerial vehicles

Библиографический список:  1. Мельничук Ю. Ю. Аэрофотосъемка с беспилотных летательных аппаратов // Землеустройство и кадастры: актуальные проблемы и пути их решения: сб. науч. тр. молодых исследователей. – Волгоград : Волгогр. гос. аграр. ун-т, 2019. Вып. 1. – С. 62–65.
2. Gairabekov G., Hamzatov A. I., Mishieva A. T., Ibragimova E. I., Gayrabekova A. I. Development of a digital surface model and a digital terrain model based on ERS data // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Vol. 905: 3rd International Symposium on Engineering and Earth Sciences (ISEES 2020). – 2020. – P. 12025. – DOI 10.1088/1757-899x/905/1/012025.
3. Stødle D. et al. High-performance visualisation of UAV sensor and image data with raster maps and topography in 3D // International Journal of Image and Data Fusion. – 2014. – Vol. 5, No. 3. – P. 244–262.
4. Koeva M. et al. Using UAVs for map creation and updating. A case study in Rwanda // Survey Review. – 2018. – Vol. 50, № 361. – P. 312–325.
5. Elkaim G. H., Lie F. A. P., Gebre-Egziabher D. Principles of guidance, navigation, and control of UAVs// Handbook of Unmanned Aerial Vehicles. – Springer, 2015. – P. 347–380.
6. Rehak M., Mabillard R., Skaloud J. A micro-UAV with the capability of 137 direct georeferencing // ISPRS Archives, 2013.
7. Canis B. Unmanned aircraft systems (UAS): Commercial outlook for a new industry. – Congressional Research Service Washington, DC, 2015.
8. Chudley T. R. et al. High-accuracy UAV photogrammetry of ice sheet dynamics with no ground control // Cryosph. Copernicus GmbH, 2019. Vol. 13, № 3. – P. 955–968.
9. Веремеенко К. К., Кошелев Б. В., Соловьев Ю. А. Анализ состояния разработок интегрированных инерциально-спутниковых навигационных систем // Новости навигации, 2010. – № 4. – С. 32–41.
10. Андронов В. Г., Чуев А. А., Князев А. А. Определение и оценка уровня отклонений беспилотных летательных аппаратов от заданной траектории по изображениям подстилающей поверхности // Изв. Юго-Западного государственного ун-та. Сер. Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. – 2022. – № 1 (12). – С. 129–144.
11. Андронов В. Г., Чуев А. А., Князев А. А. Модель параметров отклонений маршрута полета беспилотных летательных аппаратов от заданной траектории // Изв. Юго-Западного государственного ун-та. – 2021. – № 25 (4). – С. 145–161. – Режим доступа: https://doi.org/10.21869/2223-1560-2021-25-4-145-161.
12. Салычев О. С. Автопилот БПЛА с инерциальной интегрированной системой – основа безопасной эксплуатации беспилотных комплексов [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.teknol.ru/trash/uav_autopilot_salychev_2602182965.pdf.
13. Лобанов А. Н. Фотограмметрия. – М. : Недра, 1984. – 552 с.
14. Коршунов Р. А., Носков В. В., Погорелов В. В. Нецентральная обратная фотограмметрическая засечка // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. – 2013. – № 5. – С. 67–71.
15. Ессин А. С., Ессин С. С. Разработка методики пространственной фотограмметрической обработки материалов цифровой аэрофотосъемки, полученной с беспилотного летательного аппарата // ГЕО-Сибирь-2007. III Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 25–27 апреля 2007 г.). – Новосибирск : СГГА, 2007. Т. 3. – С. 48–52.
16. Захлебин А. С. Метод обработки материалов аэрофотосъемки для построения геопривязанного ортофотоплана местности с телевизионной камеры беспилотного летательного аппарата DJI Phantom 4 PRO // Доклады АН ВШ РФ. – 2021. – № 4 (53). – C. 26–35.
17. Визильтер Ю. В., Желтов С. Ю., Бондаренко А. В., Ососков М. В., Моржин А. В. Обработка и анализ изображений в задачах машинного зрения. – М. : Физматкнига, 2010. – 672 с.
18. Мустаев А. Ф. Использование технологии «машинного зрения» для управления БПЛА // Междунар. науч. журнал «Вестник науки». – 2019. – Т. 5, № 12 (21). – С. 195–198.
19. Зоев И. В., Марков Н. Г., Рыжова С. Е. Интеллектуальная система компьютерного зрения беспилотных летательных аппаратов для мониторинга технологических объектов предприятий нефтегазовой отрасли // Изв. Томского политехнического ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 2019. – Т. 330, № 11. – С. 34–49.
20. Степанов Д. Н. Методы и алгоритмы определения положения и ориентации беспилотного летательного аппарата с применением бортовых видеокамер // Программные продукты и системы. – 2014. – № 1.– С. 150–157.
21. Добрынин Н. Ф., Пимшина Т. М. Взаимное ориентирование аэроснимков с новым сочетанием угловых элементов в стереопаре // Инженерный вестник Дона. – 2014. – 2(29). – С. 43.
22. Овчинникова Н. Г., Медведков Д. А. Применение беспилотных летательных аппаратов для ведения землеустройства, кадастра и градостроительства // Экономика и экология территориальных образований. – 2019. – Т. 3, № 1. – С. 98–108.
23. Баклыков М. А. Применение модифицированных дронов при проведении топографо-геодезических работ // Автоматизация в промышленности. – 2020. – № 2. – С. 19–21.
24. Раков Д. Н., Никитин В. Н. Выбор цифрового неметрического фотоаппарата для беспилотного аэрофотосъемочного комплекса // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : сб. молодых ученых СГГА (Новосибирск, 10–20 апреля 2012 г.). – Новосибирск : СГГА, 2012. – С. 27–36.

Ссылка:  /upload/vestnik/sborniki/2023/28_2/47-59.pdf