Модель параметров отклонений маршрута полёта беспилотных летательных аппаратов от заданной траектории

Цель исследования. Расширение инструментария использования систем цифрового видеонаблюдения в интересах автономной навигации беспилотных летательных аппаратов в условиях потери сигналов от спутников.

Методы. Разработка математической модели отклонений беспилотного летательного аппарата от заданной траектории основана на теории фотограмметрии в части математического описания взаимной ориентации пары аэрокосмических снимков и параллаксов соответственных точек в зоне их перекрытия.

Результаты. Разработана математическая модель, устанавливающая функциональную связь параметров отклонений беспилотных летательных аппаратов от заданной траектории и изменений продольного и поперечного параллаксов перекрывающихся изображений подстилающей поверхности, обусловленных этими отклонениями. Получены количественные оценки влияния параметров отклонений на величину изменений продольного и поперечного параллаксов соответственных точек перекрывающихся изображений.

Заключение. Полученные функциональные зависимости обеспечивают возможность автономного обнаружения и оценки уровня отклонений беспилотного летательного аппарата от заданной траектории по углам тангажа, крена и рыскания, а также по высоте и направлению полёта. При этом кроме изображений подстилающей поверхности, получаемых и обрабатываемых в процессе полёта на борту беспилотных летательных аппаратов, не требуется использование другой информации, в том числе цифровых карт района их применения.

1. Распопов В.Я., Шведов А.П. Решение задачи ориентации для беспилотных летательных аппаратов // Гироскопия и навигация. 2011. № 2. С. 26-27.

2. Andronov V.G., Emelyanov S.G. Autonomous navigation and attitude control of spacecrafts on near-earth circular orbits // Journal of applied engineering science. 2018. Vol.16, № 1. P. 107-110.

3. Kikutis R., Stankūnas J., Rudinskas D. Autonomous unmanned aerial vehicle flight accuracy evaluation for three different path-tracking algorithms // Transport. 2019. № 34(6). P. 652-661.

4. Kinematics and plane decomposition algorithm for non linear path planning navigation and tracking of unmanned aerial vehicles / L. Arulmurugan, S. Raghavendra Prabhu,M. Ilangkumaran, V. Suresh, R. Saravanakumar, R., M. Raghunath // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. № 995(1). P. 012019. URL: https:// iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/995/1/012019/pdf (дата обращения: 20.11.2021).

5. Review of multi-modal image matching assisted inertial navigation positioning technology for unmanned aerial vehicle / S. Luo, H. Liu, M. Hu, J. Dong // Guofang Keji Daxue Xuebao/Journal of National University of Defense Technology. 2020. Vol. 42. № 6. P. 1-10.

6. Салычев О.С. Автопилот БПЛА с Инерциальной Интегрированной Системой – основа безопасной эксплуатации беспилотных комплексов. URL: http://www.teknol.ru/trash/uav_autopilot_salychev_2602182965.pdf (дата обращения: 24.11.2021).

7. Зинченко О.Н. Беспилотный летательный аппарат: применение в целях аэрофотосъемки для картографирования. М.: Ракурс, 2011. 12 с.

8. Определение навигационных параметров беспилотного летательного аппарата на базе фотоизображения и инерциальных измерений / Д.А. Антонов, М.В. Жарков, И.М. Кузнецов, Е.М. Лунев, А.Н. Пронькин // Труды МАИ. 2016. Вып. № 91. С. 1-26.

9. Андронов В.Г., Емельянов С.Г. Автономное определение элементов внешнего ориентирования космических снимков // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2016. № 2(19). С. 77-87.

10. Андронов В.Г., Емельянов С.Г. Метод автономной навигации космических аппаратов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 2(65). С. 65-73.

11. Андронов В.Г., Емельянов С.Г. Астронавигация космических аппаратов на круговых околоземных орбитах // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 3(66). С. 34-44.

12. Андронов В.Г. Технология априорной оценки качества космической оптикоэлектронной съёмки // Известия Юго-Западного государственного университета. 2014. № 3(54). С. 8-12.

13. Андронов В.Г. Априорная оценка качества космической оптико-электронной съёмки // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2014. № 1. С. 36-40.

14. Назаров А.С. Фотограмметрия. Минск: Тетра Системс, 2006. 368 с.

15. Раков Д.Н., Никитин В.Н. Выбор цифрового неметрического фотоаппарата для беспилотного аэрофотосъёмочного комплекса // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2012. № 7. С. 27-36.

16. Костюк А.С. Особенности аэрофотосъёмки со сверхлёгких беспилотных летательных аппаратов // Омский научный вестник, 2011. № 1 (104). С. 236-240.

17. Гермак О.В. Определение элементов взаимного ориентирования снимков // Науковедение: интернет-журнал, 2012. № 4. С. 1-5.

18. Ардентов А. А., Бесчастный И. Ю., Маштаков А. П. [и др.] Алгоритмы вычисления положения и ориентации БПЛА // Программные системы: теория и приложения. 2012. Т. 3. № 3(12). С. 23-38.

19. Hosseini K., Ebadi H., Farnood Ahmadi F. Determining the location of UAVs automatically using aerial or remotely sensed high-resolution images for intelligent navigation of UAVs at the time of disconnection with GPS // Journal of the Indian Society of Remote Sensing. 2020. № 48(12). P. 1675-1689. https://doi.org/10.1007/s12524-020-01187-4