Архив статей журнала
Рассмотрены методы навигации БПЛА, основанные на данных дистанционного зондирования Земли: аэро- или космо- фотоснимках высокого разрешения, обработанных специальным образом. Для видеонавигации используются ортонормированные фотоснимки местности, для навигации по микрорельефу - фотоснимки, обработанные методом стереофотограмметрии. Методы видеонавигации основаны на выделении и сопоставлении характерных точек на текущем и опорном изображениях. В зависимости от наличия эталонных данных в виде фотоснимков видеонавигация подразделяется на одометрическую и по привязке изображений к местности. Одометрическая навигация не требует эталонных данных, что является её положительной чертой, однако в её принципы работы заложено нарастание ошибок определения навигационных параметров. Видеонавигация по привязке изображения обеспечивает более высокие точностные характеристики, но требует предварительной подготовки эталонных данных и использования бортовых вычислителей с большим объемом памяти. Разработанные методы видеонавигации проверены путем математического моделирования, результаты которого показали, что целесообразно комбинировать эти два метода. В этом случае ожидаемая точность навигации БПЛА с использованием предложенных методов сопоставима с точностью СНС. Реализация методов видеонавигации в бортовом вычислителе на базе одноплатного модуля NVIDIA Jetson TX2 показала их работоспособность в реальном масштабе времени. Методы навигации по микрорельефу основываются на поисковом оценивании координат БПЛА в пределах доверительного квадрата. Результаты математического моделирования навигации по микрорельефу показали, что метод работоспособен с высокой (3-8 м) точностью как при полете БПЛА над антропогенной местностью, так и при полете над естественным объектовым составом. Реализация навигации по микрорельефу в бортовом вычислителе, построенном на модуле Салют-ЭЛ24ПМ2 РАЯЖ.441461.031, показала её работоспособность в реальном масштабе времени. Предложенные методы видеонавигации и навигации по микрорельефу были успешно апробированы на стенде полунатурного моделирования. В ближайшее время предполагаются их летные испытания. Для практической реализации разработанных методов высокоточной навигации необходимо решить вопрос с обеспечением потребителя эталонными данными, полученными на основе оперативной обработки актуальных космо- или аэро- фотоснимков местности высокого разрешения.
Исследованы способы определения размера популяции в генетическом алгоритме и изучена зависимость между количеством особей и скоростью работы алгоритма. Описываются методы определения оптимального количества особей в популяции разными методами: в зависимости от размера хромосом, для древовидного типа хромосом, при наличии фактора зашумленности и по методу соседнего элемента с выставлением максимальной и минимальной границы. Данные, полученные по выполнении каждого метода, отличаются между собой, по причине этого произведена оценка с целью проверить точность теоретических данных, сравнив их с экспериментальными. Для проведения экспериментов была разработана программа на графической платформе «Unity» с возможностью изменения количества особей в популяции. После получения результатов было проведено сравнение экспериментальных данных с данными, полученными на основе методов определения размера популяции в генетическом алгоритме из первой части работы. Эксперимент показал, что оптимальный размер популяции лежит в диапазоне 100-160 особей. При уменьшении их количества время выполнения поставленной задачи начинает существенно увеличиваться, а при увеличении за расчетный предел - сокращение времени выполнения не соответствует затрачиваемым вычислительным ресурсам. Сами полученные экспериментальные данные имеют наименьшую погрешность с методом, используемым древовидное представление хромосом. Результаты исследования могут быть использованы для выбора размера популяции при обучении для достижения лучшего соотношения затрачиваемой вычислительной мощности к скорости обучения, а определенный в процессе работы метод может помочь в теоретических расчетах.