Радиопромышленность. 2020; 30: 87-97
Алгоритм определения углового положения палубы корабля с борта беспилотного воздушного судна методом цифровой обработки изображений
https://doi.org/10.21778/2413-9599-2020-30-4-87-97Аннотация
Постановка проблемы. Беспилотное воздушное судно (БВС) вертикального взлета и посадки, оснащенное средствами анализа параметров только определенного узора, обычно не в состоянии выполнить приземление на произвольную посадочную площадку, которая не оборудована соответствующей разметкой. Для решения такой задачи можно установить на борту БВС средство формирования специального испытательного изображения, которое проецируется с борта воздушного судна на площадку предполагаемой посадки, и средства автоматического измерения и анализа параметров этого изображения.
Цель. Разработать алгоритм применения цифровой обработки изображения для определения углового положения палубы корабля или какой-либо другой плоской посадочной площадки с борта беспилотного воздушного судна с вертикальным взлетом и посадкой. В статье представлены расчетные соотношения, позволяющие вычислить угловое положение и оценить общее состояние посадочной площадки по трехмерной модели ее поверхности.
Результаты. Разработан алгоритм, в соответствии с которым группой лазерных излучателей на посадочной площадке формируется специальное испытательное изображение. Методами цифровой обработки изображений выполняется анализ испытательного изображения, позволяющий оценить состояние и определить углы наклона посадочной площадки.
Практическая значимость. Результаты испытаний рассмотренного алгоритма показали возможность его применения в системе автоматической посадки беспилотного воздушного судна с вертикальным взлетом и посадкой, что позволит повысить надежность управления посадкой такого беспилотного воздушного судна.
Список литературы
1. Патент РФ RU2671926 C1. Система огней глиссады, обеспечивающая визуальную и оптическую посадку в очках ночного виденья вертолета на корабль в темное время суток / И. И. Икрянов, М. Г. Киселев, В. В. Аникин, А. В. Торбин, С. С. Черных. Патентообладатель АО «Научно-технический центр «Aльфа-М». Заявл. 21.11.17. Опубл. 07.11.18.
2. Патент РФ RU2692413 C1. Оптическая система посадки вертолета на корабельную взлетно-посадочную площадку / И. И. Икрянов, Ю. А. Тяпченко, М. Г. Киселев, С. М. Великовский, В. М. Кувшинов, Н. М. Киселев, К. Г. Дубровина. Патентообладатель АО «Научно-технический центр «Альфа-М». Заявл. 22.05.18. Опубл. 24.06.19.
3. Vlasov A. A., Konstantinov M. A., Makarenko A. A., Makarov A. D., Motorin E. A., Nikolaev A. A., Tokarev N. S. Application of the electro-optic system for determining the parameters of the convertiplane landing site // Science, Technology and Life 2014: Proceedings of the international scientific conference. Czech Republic, Karlovy Vary, 27–28 December 2014, pp. 199–207.
4. Вариант построения системы автоматической посадки беспилотного летательного аппарата с вертикальным взлетом и посадкой / А. А. Макаренко, А. Д. Макаров, А. А. Власов, Е. А. Моторин // Радиопромышленность. 2017. № 1. С. 97–104.
5. Оптикоэлектронные системы самонаведения высокоточного оружия. Введение в теорию / Г. В. Анцев, Г. П. Жигулин, А. А. Макаренко, В. А. Сарычев. М.: Радиотехника. 2017. 720 с.
6. Патент РФ RU2621215 C. Способ обеспечения посадки вертолета / В. Г. Бондарев, С. В. Ипполитов, Е. В. Озеров, Д. В. Лопаткин. Заявл. 06.06.2016. Опубл. 01.06.2017.
7. Завьялов Ю. С., Квасов Б. И., Мирошниченко В. Л. Методы сплайн-функций. М.: «Наука». 1980. 353 с.
8. Макаренко А. А. Сплайн-интерполяция при распознавании образов в корреляционно-экстремальных системах конечного наведения // Радиопромышленность. 2014. Т. 24, № 2. С. 56–59.
9. Марчук Г. И. Методы вычислительной математики. М.: «Наука». 1977. 456 с.
Radio industry (Russia). 2020; 30: 87-97
Algorithm for determining the angular position of the ship’s deck from an unmanned aircraft using digital image processing
https://doi.org/10.21778/2413-9599-2020-30-4-87-97Abstract
Problem statement. An unmanned vertical take-off and landing aircraft equipped with means for analyzing parameters of a certain pattern is usually not able to land on a landing site that is not equipped with the appropriate markings. To solve this problem, it is possible to install onboard the UMA means for generating a special test image that is projected from the aircraft to the intended landing site, and means for automatically measuring and analyzing the parameters of this image.
Objective. Develop an algorithm for applying digital image processing to determine the angular position of the ship’s deck or any other flat landing ground from an unmanned aircraft with vertical take-off and landing. The article presents the calculated relations that allow calculating the angular position and evaluating the general condition of the landing ground using a 3D model of its surface.
Results. An algorithm has been developed according to which a particular test image is generated by a group of laser emitters on the landing site. Digital image processing methods are used to analyze the test image to assess the condition and determine the inclination angles of the landing site.
Practical implications. The test results of the considered algorithm showed the possibility of its application in the system of automatic landing of an unmanned aircraft with vertical take-off and landing.
References
1. Patent RF RU2671926 C1. Sistema ognei glissady, obespechivayushchaya vizual'nuyu i opticheskuyu posadku v ochkakh nochnogo viden'ya vertoleta na korabl' v temnoe vremya sutok / I. I. Ikryanov, M. G. Kiselev, V. V. Anikin, A. V. Torbin, S. S. Chernykh. Patentoobladatel' AO «Nauchno-tekhnicheskii tsentr «Al'fa-M». Zayavl. 21.11.17. Opubl. 07.11.18.
2. Patent RF RU2692413 C1. Opticheskaya sistema posadki vertoleta na korabel'nuyu vzletno-posadochnuyu ploshchadku / I. I. Ikryanov, Yu. A. Tyapchenko, M. G. Kiselev, S. M. Velikovskii, V. M. Kuvshinov, N. M. Kiselev, K. G. Dubrovina. Patentoobladatel' AO «Nauchno-tekhnicheskii tsentr «Al'fa-M». Zayavl. 22.05.18. Opubl. 24.06.19.
3. Vlasov A. A., Konstantinov M. A., Makarenko A. A., Makarov A. D., Motorin E. A., Nikolaev A. A., Tokarev N. S. Application of the electro-optic system for determining the parameters of the convertiplane landing site // Science, Technology and Life 2014: Proceedings of the international scientific conference. Czech Republic, Karlovy Vary, 27–28 December 2014, pp. 199–207.
4. Variant postroeniya sistemy avtomaticheskoi posadki bespilotnogo letatel'nogo apparata s vertikal'nym vzletom i posadkoi / A. A. Makarenko, A. D. Makarov, A. A. Vlasov, E. A. Motorin // Radiopromyshlennost'. 2017. № 1. S. 97–104.
5. Optikoelektronnye sistemy samonavedeniya vysokotochnogo oruzhiya. Vvedenie v teoriyu / G. V. Antsev, G. P. Zhigulin, A. A. Makarenko, V. A. Sarychev. M.: Radiotekhnika. 2017. 720 s.
6. Patent RF RU2621215 C. Sposob obespecheniya posadki vertoleta / V. G. Bondarev, S. V. Ippolitov, E. V. Ozerov, D. V. Lopatkin. Zayavl. 06.06.2016. Opubl. 01.06.2017.
7. Zav'yalov Yu. S., Kvasov B. I., Miroshnichenko V. L. Metody splain-funktsii. M.: «Nauka». 1980. 353 s.
8. Makarenko A. A. Splain-interpolyatsiya pri raspoznavanii obrazov v korrelyatsionno-ekstremal'nykh sistemakh konechnogo navedeniya // Radiopromyshlennost'. 2014. T. 24, № 2. S. 56–59.
9. Marchuk G. I. Metody vychislitel'noi matematiki. M.: «Nauka». 1977. 456 s.
