RU2812755C2 - Device for determining object coordinates - Google Patents
Device for determining object coordinates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2812755C2 RU2812755C2 RU2022118506A RU2022118506A RU2812755C2 RU 2812755 C2 RU2812755 C2 RU 2812755C2 RU 2022118506 A RU2022118506 A RU 2022118506A RU 2022118506 A RU2022118506 A RU 2022118506A RU 2812755 C2 RU2812755 C2 RU 2812755C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- group
- block
- coordinates
- information
- lps
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 54
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims description 13
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 50
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 17
- 230000006870 function Effects 0.000 description 11
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 11
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 5
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 241000208140 Acer Species 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 102220520845 Dynein light chain Tctex-type 3_V64S_mutation Human genes 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Заявляемое устройство относится к области радиотехники, а именно к пассивной локации и может быть использовано в навигационных, пеленгационных, локационных средствах для визуального обнаружения и определения координат априорно неизвестных подвижных объектов с летно-подъемных средств (ЛПС). Далее под ЛПС будем понимать самолеты и вертолеты различных модификаций.The inventive device relates to the field of radio engineering, namely to passive location and can be used in navigation, direction finding, and location aids for visual detection and determination of the coordinates of a priori unknown moving objects from flight-lifting equipment (FLS). Further, by LPS we will understand airplanes and helicopters of various modifications.
Известны устройства по пат. РФ №2251712, МПК G01S 13/66; пат. РФ №2359288, МПК G01S 5/02. Аналоги обеспечивают определение координат объектов с помощью оптико-электронных средств. Однако им присущ существенный недостаток: они размещаются на земной поверхности, вследствие чего обладают маленьким радиусом действия.The devices are known according to Pat. RF No. 2251712, IPC G01S 13/66; Pat. RF No. 2359288, IPC
Известно устройство определения координат объектов пат. РФ №2323851, МПК В64С 31/06 «Система наблюдения за земной поверхностью с беспилотным летательным аппаратом», опубл. 10.05.2008.A device for determining the coordinates of objects is known. RF No. 2323851, IPC V64S 31/06 “Earth surface surveillance system with an unmanned aerial vehicle”, publ. 05/10/2008.
Аналог содержит затягивающую лебедку, беспилотный летательный аппарат (БЛА) и наземный пункт управления (НПУ), причем БЛА состоит из последовательно соединенных контроллера, рулевого привода и аэродинамических рулей, автопилота, группа информационных входов которого соединена с второй группой информационных выходов контроллера, первая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов автопилота, двигательную установку, группа информационных входов которой соединена с третьей группой информационных выходов контроллера, блок видеонаблюдения, группа информационных входов которого соединена с четвертой группой информационных выходов контроллера, а группа информационных выходов - с второй группой информационных входов контроллера, и первого приемо-передающего модуля, группа информационных входов которого соединена с пятой группой информационных выходов контроллера, третья группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов первого приемо-передающего модуля, а наземный пункт управления выполнен содержащим последовательно соединенные блок управления, второй приемо-передающий модуль и устройство обработки и отображения информации, вторая группа выходов блока управления является шиной управления НПУ, и соединена с затягивающей лебедкой.The analog contains a tightening winch, an unmanned aerial vehicle (UAV) and a ground control point (GCP), and the UAV consists of a series-connected controller, a steering gear and aerodynamic rudders, an autopilot, a group of information inputs of which is connected to a second group of information outputs of the controller, the first group of information the inputs of which are connected to the group of information outputs of the autopilot, the propulsion system, the group of information inputs of which is connected to the third group of information outputs of the controller, the video surveillance unit, the group of information inputs of which is connected to the fourth group of information outputs of the controller, and the group of information outputs is connected to the second group of information inputs of the controller , and the first transceiver module, the group of information inputs of which is connected to the fifth group of information outputs of the controller, the third group of information inputs of which is connected to the group of information outputs of the first transceiver module, and the ground control station is made containing a series-connected control unit, the second receiving and a transmitting module and a device for processing and displaying information, the second group of outputs of the control unit is the NPU control bus, and is connected to the tightening winch.
Аналог предназначен для получения фотоснимков земной поверхности с высоты порядка 100 метров. Однако это устройство не обеспечивает измерение координат видимых объектов из-за отсутствия высокоточных систем навигации БЛА и определения направления на них.The analogue is intended for obtaining photographs of the earth's surface from a height of about 100 meters. However, this device does not provide measurement of the coordinates of visible objects due to the lack of high-precision UAV navigation systems and determination of the direction to them.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому изобретению являются устройство определения координат объектов (см. пат. РФ №2513900, МПК G01S 13/42, G01S 3/14, опубл. 20.07.2014, бюл. №11).The closest in its technical essence to the claimed invention is a device for determining the coordinates of objects (see RF Patent No. 2513900, IPC G01S 13/42, G01S 3/14, publ. 07/20/2014, Bulletin No. 11).
Устройство-прототип содержит ЛПС, в качество которого используют БЛА, и НПУ, причем БЛА выполнен содержащим последовательно соединенные контроллер, рулевой привод и аэродинамические рули, автопилот, группа информационных входов которого соединена с второй группой информационных выходов контроллера, первая группа информационных входов которого соединена с группа информационных выходов автопилота, двигательная установка, группа информационных входов которой соединена с третьей группой информационных выходов контроллера, первый приемо-передающий модуль, группа информационных входов которого соединена с четвертой группой информационных выходов контроллера, вторая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов первого приемо-передающего модуля, и блок видеонаблюдения, а наземный пункт управления выполнен содержащим последовательно соединенные первый блок управления, предназначенный для формирования команд управления взлетом, полетом и посадкой ЛПС, второй приемо-передающий модуль и первое устройство обработки и отображения информации, передающий модуль, блок навигации ЛПС и запоминающее устройство, причем, первая группа информационных входов запоминающего устройства соединена с группой информационных выходов блока видеонаблюдения, вторая группа информационных входов соединена с группой информационных выходов блока навигации ЛПС, а группа информационных выходов запоминающего устройства соединена с группой информационных входов передающего модуля, а в наземный пункт управления введены последовательно соединенные приемный модуль и второе устройство обработки и индикации, второй блок управления, предназначенный для задания исходных данных и формирования команды на определение координат объектов, группа информационных входов которого объединена с первой группой информационных входов второго устройства обработки и отображения информации, а группа информационных выходов - со второй группой информационных входов второго устройства обработки и отображения информации.The prototype device contains an LPS, for which a UAV is used, and an NPU, and the UAV is made containing a series-connected controller, a steering gear and aerodynamic rudders, an autopilot, a group of information inputs of which is connected to the second group of information outputs of the controller, the first group of information inputs of which is connected to a group of autopilot information outputs, a propulsion system, the group of information inputs of which is connected to the third group of information outputs of the controller, the first transceiver module, the group of information inputs of which is connected to the fourth group of information outputs of the controller, the second group of information inputs of which is connected to the group of information outputs of the first receiver -transmitting module, and a video surveillance unit, and the ground control point is made containing a series-connected first control unit, designed to generate take-off, flight and landing control commands for the LPS, a second transceiver module and a first information processing and display device, a transmitting module, a navigation unit LPS and a storage device, wherein the first group of information inputs of the storage device is connected to a group of information outputs of the video surveillance unit, the second group of information inputs is connected to a group of information outputs of the LPS navigation block, and the group of information outputs of the storage device is connected to a group of information inputs of the transmitting module, and in the ground control station is equipped with a series-connected receiving module and a second processing and display device, a second control unit designed to set initial data and generate a command to determine the coordinates of objects, the group of information inputs of which is combined with the first group of information inputs of the second information processing and display device, and a group of information outputs - with a second group of information inputs of a second device for processing and displaying information.
Устройство-прототип обеспечивает повышение точности измерения координат объектов с борта ЛПС.The prototype device improves the accuracy of measuring the coordinates of objects from the LPS board.
Однако прототипу присущи недостатки, ограничивающие его применение. Основным их них является ограниченный радиус действия, определяемый дальностью прямой видимости между НПУ и ЛПС. Результаты измерений пространственного местоположения и ориентации ЛПС, видеоизображение контролируемого объекта и его местоположение на фотокамере передают по высокоскоростному каналу связи (более 4 Мбит/с) на частотах 2,5 МГц и выше.However, the prototype has disadvantages that limit its use. The main one is the limited range of action, determined by the line of sight range between the NPU and the LPS. The results of measurements of the spatial location and orientation of the LPS, the video image of the monitored object and its location on the camera are transmitted over a high-speed communication channel (more than 4 Mbit/s) at frequencies of 2.5 MHz and higher.
Кроме того, жесткое крепление камеры (блока видеонаблюдения) к борту ЛПС резко сокращает полосу обзора при полете ЛПС, что влечет за собой увеличение временных затрат на поиск и определение координат заданного объекта. Дополнительные проблемы возникают при определении координат подвижных объектов, приводящие к снижению точностных характеристик прототипа. Последние связаны с непопаданием обнаруженного объекта в центр изображения фотокамеры, усреднением последовательности результатов измерений подвижных объектов на интервале времени Δt.In addition, the rigid attachment of a camera (video surveillance unit) to the LPS board sharply reduces the field of view during flight of the LPS, which entails an increase in the time spent searching and determining the coordinates of a given object. Additional problems arise when determining the coordinates of moving objects, leading to a decrease in the accuracy of the prototype. The latter are associated with the detected object not falling into the center of the camera image, averaging the sequence of measurement results of moving objects over the time interval Δt.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое устройство, является расширение границ контролируемого района и сокращение временных затрат на обнаружение и определение координат заданных объектов.The technical result that the claimed device is aimed at achieving is expanding the boundaries of the controlled area and reducing the time spent on detecting and determining the coordinates of specified objects.
Технический результат достигается тем, что в устройство определения координат объектов, размещаемое на летно-подъемном средстве штатной комплектации, и содержащее передающий модуль, блок видеонаблюдения, последовательно соединенные блок навигации и запоминающее устройство, вторая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов блока видеонаблюдения, на ЛПС дополнительно размещены устройство обработки и отображения информации, блок управления, опорное поворотное устройство и инерциальный измерительный модуль, причем блок видеонаблюдения и инерциальный измерительный модуль размещают совместно на опорном поворотном устройстве, группа информационных выходов инерциального измерительного модуля соединена с третьей группой информационных входов запоминающего устройства, группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов блока управления и первой группой информационных входов устройства обработки и отображения информации, вторая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов блока управления, а группа информационных выходов соединена с группой информационных входов передающего модуля, а на подготовительном этапе и в режиме работы устройства «коррекция» группу информационных входов инерциального измерительного модуля соединяют с группой информационных выходов блока навигации.The technical result is achieved in that the device for determining the coordinates of objects, located on a standard flight-lifting device, and containing a transmitting module, a video surveillance unit, a sequentially connected navigation unit and a storage device, the second group of information inputs of which is connected to a group of information outputs of the video surveillance unit, the LPS additionally houses an information processing and display device, a control unit, a reference rotary device and an inertial measurement module, wherein the video surveillance unit and the inertial measurement module are placed together on the reference rotary device, a group of information outputs of the inertial measurement module is connected to a third group of information inputs of the storage device, the group of information outputs of which is connected to the group of information inputs of the control unit and the first group of information inputs of the information processing and display device, the second group of information inputs of which is connected to the group of information outputs of the control unit, and the group of information outputs is connected to the group of information inputs of the transmitting module, and on the preparatory stage and in the “correction” device operating mode, a group of information inputs of the inertial measurement module is connected to a group of information outputs of the navigation block.
В качестве ЛПС используют самолеты и вертолеты различных модификаций. Перенос части элементов наземного пункта управления и оператора на борт ЛПС и введение дополнительных элементов позволило расширить границы контролируемого района и сократить временные затраты на обнаружение и определение координат заданных подвижных объектов за счет оптимизации пространственной ориентации блока видеонаблюдения в процессе полета ЛПС.Airplanes and helicopters of various modifications are used as LPS. The transfer of some of the elements of the ground control point and the operator on board the LPS and the introduction of additional elements made it possible to expand the boundaries of the controlled area and reduce the time spent on detecting and determining the coordinates of given moving objects by optimizing the spatial orientation of the video surveillance unit during the flight of the LPS.
Основной проблемой, возникшей при реализации заявляемого устройства, является определение с необходимой точностью пространственной ориентации блока видеонаблюдения (фотокамеры). Для этой цели в малогабаритных объектах используют инерциальные измерительные системы (ИИС) на микромеханических датчиках (MEMS), которые характеризуются недостаточными точностными характеристиками. Датчики не чувствительны к вращению Земли, обладают высоким уровнем шума и непостоянным дрейфом. Благодаря совместному использованию блока навигации, позволяющему измерять с высокой точностью угол сноса воздушного судна, и использующему сигналы навигационной спутниковой системы, и ИИС обеспечивается существенное повышение точностных характеристик предлагаемого устройства.The main problem that arose during the implementation of the proposed device is determining with the required accuracy the spatial orientation of the video surveillance unit (camera). For this purpose, in small-sized objects, inertial measurement systems (IMS) based on micromechanical sensors (MEMS), which are characterized by insufficient accuracy characteristics, are used. The sensors are not sensitive to the Earth's rotation, have high noise levels and inconsistent drift. Thanks to the joint use of the navigation unit, which makes it possible to measure the aircraft drift angle with high accuracy, and using signals from the navigation satellite system, and the IIS, a significant increase in the accuracy characteristics of the proposed device is ensured.
Предлагаемое устройство поясняется чертежами, на которых:The proposed device is illustrated by drawings in which:
на фиг. 1 - показана обобщенная структурная схема устройства определения координат объектов:in fig. 1 - shows a generalized block diagram of a device for determining the coordinates of objects:
а) на подготовительном этапе, в режиме «коррекция» (выставления исходных данных);a) at the preparatory stage, in the “correction” mode (setting the initial data);
б) в режиме измерений;b) in measurement mode;
на фиг. 2 - иллюстрируется:in fig. 2 - illustrated:
а) пятно засветки фотокамеры на земной поверхности с находящимся в нем объектом Oj;a) a camera illumination spot on the earth's surface with an object O j located in it;
б) причина возникновения ошибок в определении координат объекта при отсутствии учета рельефа местности;b) the reason for errors in determining the coordinates of an object in the absence of taking into account the terrain;
на фиг. 3 - поясняется порядок предварительного определения координат объекта;in fig. 3 - explains the procedure for preliminary determination of object coordinates;
на фиг. 4 - иллюстрируется порядок определения координат объекта с заданной точностью;in fig. 4 - illustrates the procedure for determining the coordinates of an object with a given accuracy;
на фиг. 5 - обобщенный алгоритм работы устройства определения координат объектов;in fig. 5 - generalized algorithm of operation of the device for determining the coordinates of objects;
на фиг. 6 - приведен алгоритм работы подсистемы видеонаблюдения;in fig. 6 - the algorithm of operation of the video surveillance subsystem is shown;
на фиг. 7 - внешний вид фотокамеры (блока 1):in fig. 7 - appearance of the camera (block 1):
а) положение составных элементов фотокамеры;a) the position of the camera’s components;
б) местоположение инерциального датчика ADIS 16488А;b) location of the ADIS 16488A inertial sensor;
на фиг. 8 - структурная схема устройства обработки и отображения информации 7;in fig. 8 - block diagram of the information processing and
на фиг. 9 - приведен алгоритм работы блока управления 8;in fig. 9 - shows the operating algorithm of
на фиг. 10 - иллюстрируется алгоритм работы шестого вычислителя по определению вектора направления на объект в системе координат фотокамеры in fig. 10 - illustrates the algorithm of operation of the sixth computer for determining the direction vector to an object in the camera coordinate system
на фиг. 11 - приведен алгоритм работы седьмого вычислителя 18;in fig. 11 - shows the operating algorithm of the
на фиг. 12 - показан алгоритм работы третьего блока управления 22;in fig. 12 - shows the operating algorithm of the
на фиг. 13 - структурная схема инерциального измерительного модуля 6;in fig. 13 - block diagram of
на фиг. 14 - алгоритм работы вычислителя 26.in fig. 14 - algorithm of operation of
Устройство определения координат объектов, размещаемое на ЛПС штатной комплектации, содержит последовательно соединенные блок видеонаблюдения 1, запоминающее устройство 4, блок управления 8, устройство обработки и отображения информации 7 и передающий модель 9, блок навигации 5, опорное поворотное устройство 3 с шиной управления 2, инерциально-измерительный модель 6, совместно размещенный с блоком видеонаблюдения 1 на опорном поворотном устройстве 3, группа входов управления которого является входной шиной 2 устройства определения координат объектов, а группа информационных выходов блока 6 соединена с третьей группой информационных входов запоминающего устройства 4, первая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов блока навигации 5, а группа информационных входов блока управления 8 объединена с первой группой информационных входов устройства обработки и отображения информации 7, а на подготовительном этапе и в режиме работы устройства «коррекция» группу информационных входов инерциального измерительного модуля 6 соединяют с группой информационных выходов блока навигации 5.The device for determining the coordinates of objects, located on the standard LPS, contains a series-connected
Структурная схема устройства определения координат объектов представлена на фиг. 1, где:The block diagram of the device for determining the coordinates of objects is shown in Fig. 1, where:
1 - блок видеонаблюдения (БВ);1 - video surveillance unit (VSU);
2 - входная шина устройства определения координат объектов;2 - input bus of the device for determining the coordinates of objects;
3 - опорное поворотное устройство (ОПУ);3 - supporting rotary device (ROD);
4 - запоминающее устройство (ЗУ);4 - storage device (storage device);
5 - блок навигации (БН);5 - navigation block (BN);
6 - инерциальный измерительный модуль (ИИМ);6 - inertial measurement module (IMU);
7 - устройство обработки и отображения информации (УООИ);7 - information processing and display device (IDD);
8 - блок управления (БУ);8 - control unit (CU);
9 - передающий модель.9 - transmitting model.
Работа устройства (см. фиг. 1а, б, 5) осуществляется следующим образом. На подготовительном этапе блок видеонаблюдения 1 (фотокамеру), инерциальный датчик ADIS 16488А (блок 25) и вычислитель 26 (см. фиг. 13) из состава модуля 6 совместно размещают на опорное поворотное устройство 3. Названные элементы устанавливают под фюзеляжем ЛПС (в этом случае управление блоком 3 оператор осуществляет с помощью выносного пульта управления) или на остеклении борта воздушного судна с внутренней его стороны. Тогда становится доступным для оператора непосредственное (ручное) управление блоком 3 (фотокамерой 1).The operation of the device (see Fig. 1a, b, 5) is as follows. At the preparatory stage, video surveillance unit 1 (camera), inertial sensor ADIS 16488A (unit 25) and computer 26 (see Fig. 13) from
На подготовительном этапе фиксируют положение блока 3 (блоков 1 и 6) и определяют ориентацию фотокамеры 1 относительно борта ЛПС. Результаты измерений фиксируют (см. фиг. 13) в блоке 6 (блоке 26). Здесь - угол крена, тангажа и курса блока 1. В таком положении дальнейшая работа предлагаемого устройства (см. фиг. 1а) в основном совпадает с работой устройства прототипа. Отличие состоит в том, что принятие решения на определение координат осуществляет оператор, находящийся на борту ЛПС. Кроме того, все операции по определению координат также выполняют на воздушном судне с помощью блоков 1, 4, 5, 7 и 8, реализация которых в основном аналогична соответствующим блокам 5, 6, 7, 16 и 18, прототипа. Блок 7 (блок 16 прототипа) претерпел изменения в связи с тем, что для его работы не требуются сведения о пространственной ориентации ЛПС. Последние используют в блоке 6 для коррекции данных о пространственной ориентации БВ 1. С этой целью группу информационных выходов БН 5 соединяют с группой информационных входов ИИМ 6 (см. фиг. 13). Жесткая фиксация блока видеонаблюдения 1 с ЛПС позволяет отслеживать пространственную ориентацию с реализованной блоком 5 точностью. Кроме того, в блоке 7 исключено усреднение последовательности результатов измерений координат подвижного объекта. Учет взаимной ориентации фотокамеры 1 в исходном положении и ЛПС выполняет блок 6. Результаты измерений координат обнаруженного объекта потребителю передают с помощью блока 9 по низкоскоростному каналу связи. Это становится возможным в связи с резким сокращением объема передаваемой информации. При этом в качестве блока 9 может быть использовано оборудование, работающее в ВЧ-диапазоне радиоволн, спутниковой радиосвязи и др., у которого отсутствует ограничения в заданных пределах по дальности связи. Для этой цели может быть задействован и штатный канал командной связи ЛПС.At the preparatory stage, the position of block 3 (
В случае необходимости изменения во время полета ориентации камеры (блока 1) относительно борта ЛПС предлагаемое устройство переходит в режим автономной навигации. На первом этапе при визуальном обнаружении j-го объекта оператором принимается решения о необходимости измерения его координат, а блок 1 наводится в его направлении. С этой целью местоположение объекта на кадре фотокамеры первоначально задается (определяется) оператором с помощью визира.If it is necessary to change the orientation of the camera (block 1) relative to the LPS board during flight, the proposed device switches to autonomous navigation mode. At the first stage, when the j-th object is visually detected, the operator decides on the need to measure its coordinates, and
Полученные координаты j-го объекта на кадре (см фиг. 2а) по аналогии с прототипом задают в пикселях, при этом их отсчитывают от верхнего левого угла кадра.Received coordinates of the j-th object on the frame (see Fig. 2a), by analogy with the prototype, are specified in pixels, and they are counted from the upper left corner of the frame.
На следующем этапе необходимо преобразовать координаты j-го объекта в кадре на направление на объект в системе координат фотокамеры Данная операция выполняется в соответствии с выражениемAt the next stage, it is necessary to transform the coordinates of the j-th object in the frame to the direction towards the object in the camera coordinate system This operation is performed in accordance with the expression
где ƒ - фокусное расстояние объектива фотокамеры, пересчитанное в пиксели матрицы (кадра), (сх,су)T - координаты центра матрицы в пикселях, k1, k2, k3 - измеренные коэффициенты дисторсии объектива (см. Szeliski, Richard. Computer: Algorithms and Applications. - Sprintger, 2010). Произведя переобозначение выражение 1 принимает видWhere ƒ - focal length of the camera lens, converted into pixels of the matrix (frame), (с x , с у ) T - coordinates of the center of the matrix in pixels, k 1 , k 2 , k 3 - measured lens distortion coefficients (see Szeliski, Richard. Computer: Algorithms and Applications - Sprintger, 2010). Having redesignated
где . Вектор определяют на основе известных параметров фотокамеры и координат j-го объекта на кадреWhere . Vector determined based on known camera parameters and coordinates of the j-th object in the frame
Таким образом, обозначив получаем уравнение, решением которого является искомый вектор Thus, denoting we obtain an equation whose solution is the desired vector
Численное значение вектора находят методом простых итераций.Numerical value of the vector found by simple iteration method.
Направление на j-й объект определено без учета ориентации фотокамеры в пространстве. В силу названной причины в предлагаемом устройстве на первом этапе учитывают ориентацию фотокамеры в направлении j-го объекта и координаты ЛПС в момент выполнения измерений ti. Измерение пространственной ориентации фотокамеры выполняют с помощью инерциального измерительного модуля 6. На втором этапе определения координат объектов учитывают особенности рельефа местности района измерений. Данные этапы достаточно полно освещены в пат. РФ №2419106, МПК G01S 13/46, опубл. 20.05.2011 и пат. РФ №2458360 МПК G01S 13/46, 5/02, 3/14, опубл. 1.08.2012.Direction to j-th object determined without taking into account the orientation of the camera in space. Due to the above reason, in the proposed device, at the first stage, the orientation of the camera in the direction of the j-th object and the coordinates of the LPS at the time of taking measurements t i are taken into account. The spatial orientation of the camera is measured using an
Координаты ЛПС а, следовательно, и фотокамеры 1, измеренные блоком 5 в момент времени ti, преобразуют в геоцентрическую систему координат:LPS coordinates and, consequently,
где Blps, Llps, Hlps - соответственно широта, долгота и высота местоположения ЛПС.where B lps , L lps , H lps are the latitude, longitude and altitude of the LPS location, respectively.
В преобразовании вектора направления на j-й объект учитывают измеренную блоком 6 ориентацию фотокамеры. Коррекцию осуществляют в плоскости трех углов Эйлера: крена тангажа и склонения Исходный вектор последовательно перемножают на три соответствующие углам Эйлера матрицы поворота (см. фиг. 2)In transforming the direction vector to the jth object the camera orientation measured by
где Where
Уточненные значения азимута и угла места определяют из выражения (6) следующим образом:Refined azimuth values and elevation angle determined from expression (6) as follows:
Здесь вектор находится в нормальной системе координат: ОХ+ - направление на север, OY+ - на восток, OZ+ - к центру Земли.Here is the vector is in the normal coordinate system: OX + - direction to the north, OY + - to the east, OZ + - to the center of the Earth.
Для нахождения расстояния между ЛПС и j-м объектом необходимо учесть шарообразный характер поверхности Земли. Иначе, данная задача может быть интерпретирована как нахождение расстояния , на котором вектор пересечется с «круглой» Землей на высоте метров:To find the distance between the LPS and the j-th object it is necessary to take into account the spherical nature of the Earth's surface. Otherwise, this problem can be interpreted as finding the distance , on which the vector will intersect with the “round” Earth at a height meters:
где D - дискриминант квадратного уравнения: R - радиус Земли, R=6370000 м. Следует отметить, что расстояние возможно определить при условии D≥0. В противном случае начинают новый цикл измерений пространственных параметров j-го объекта и where D is the discriminant of the quadratic equation: R is the radius of the Earth, R=6370000 m. It should be noted that the distance can be determined under the condition D≥0. Otherwise, a new cycle of measuring the spatial parameters of the j-th object begins And
Нормальная система координат, в которой на данном этапе находится вектор расположена с некоторым поворотом, который зависит от широты и долготы местоположения ЛПС. Для окончательного перехода в геоцентрическую систему координат необходимо довернуть вектор на широту ЛПС и π/2 минус долготу ЛПС используя матрицы поворота, а затем перенести центр системы координат в центр Земли используя геоцентрические координаты ЛПС. В результате имеем истинный вектор направления на j-й объектThe normal coordinate system in which the vector is located at this stage located with some rotation, which depends on the latitude and longitude of the location of the LPS. For the final transition to the geocentric coordinate system, it is necessary to rotate the vector to LPS latitude and π/2 minus LPS longitude using rotation matrices, and then transfer the center of the coordinate system to the center of the Earth using the geocentric coordinates of the LPS. As a result, we have the true vector directions to the j-th object
где Where
На этом завершается первый этап измерений.This completes the first stage of measurements.
На следующем этапе результаты вычислений угла места сравнивают с пороговым значением Δβ, определяющим заданную потенциальную точность измерения местоположения объектов. Следует отметить, что угол места на источник соответствует горизонту, соответствует зениту.At the next stage, the results of the elevation angle calculations are compared with the threshold value Δβ, which determines the specified potential accuracy of measuring the location of objects. It should be noted that the elevation angle to the source corresponds to the horizon, corresponds to the zenith.
Координаты объекта на «круглой» Земле в геоцентрической системе координат по направлению и расстоянию на высоте Н0 могут быть найдены с помощью выражения:The coordinates of an object on the “round” Earth in the geocentric coordinate system in direction and distance at height H 0 can be found using the expression:
Переход от (11) к более удобной географической системе координат осуществляют следующим образом:Transition from (11) to a more convenient geographic coordinate system carried out as follows:
где Where
При малых значениях (обеспечивается низкая точность измерения координат объекта), а также при выполнении пороговых условий и отсутствии цифровой карты рельефа местности района измерений, определяют координаты точки пересечения истинного вектора направления на j-й объект с «круглой» Землей, которые далее поступают на выход и используются в качестве искомой величины.At small values (low accuracy of measuring object coordinates is ensured), and also when threshold conditions are met and there is no digital terrain map of the measurement area, the coordinates of the intersection point of the true direction vector to the j-th object are determined with a “round” Earth, which are then output and used as the desired quantity.
При выполнении пороговых условий и наличия цифровой карты рельефа района измерений становится возможным более точное измерение координат, которое в свою очередь выполняют в два этапа. На первом этапе формируют последовательный набор значений высот {Hi,m}, m=1, 2, …, М, которые соответствуют равномерно распределенным координатам на отрезке, соединяющем координаты ЛПС и j-го объекта (Bj, Lj) (см. фиг. 3). При этом количество названных точек М находится из соотношения: , где Δd - шаг сканирования по вектору направления на j-й объект в момент времени ti. Значение Δd определяется заданной точностью определения координат объекта на первом (предварительном) этапе измерений, например, Δd=500 м. Рассчитывают координаты соответствующие дискретно выделенным высотам рельефа местности Him. За предварительные координаты j-го объекта принимают первую точку разбиения вектора находящуюся ниже уровня рельефа местности.When threshold conditions are met and the availability of a digital relief map of the measurement area, it becomes possible to more accurately measure coordinates, which in turn is performed in two stages. At the first stage, a sequential set of height values {H i,m }, m=1, 2, ..., M is formed, which correspond to uniformly distributed coordinates on the segment connecting the coordinates of the LPS and the j-th object (B j , L j ) (see Fig. 3). In this case, the number of named points M is found from the relation: , where Δd is the scanning step along the direction vector to the j-th object at time t i . The value of Δd is determined by the specified accuracy of determining the coordinates of the object at the first (preliminary) stage of measurements, for example, Δd=500 m. The coordinates are calculated corresponding to discretely selected terrain heights H im . For the preliminary coordinates of the j-th object take the first partition point of the vector located below the level of the terrain.
На втором этапе измерений уточняют местоположение j-го объекта путем выделения соседней точки разбиения находящейся над рельефом местности (см. фиг. 4). Отрезок вектора направления на j-й объект делят на δ равных интервалов, Δδ<<Δd, где Δδ - шаг сканирования по выделенному отрезку истинного вектора направления . Последний определяется конечной заданной точностью измерения координат объектов и разрешающей способностью (дискретностью) цифровой карты местности. Для названных точек вычисляют координаты и соответствующие им значения высот рельефа местности Hj,m,δ. За точные координаты j-го объекта на основе линейной интерполяции принимают значение находящееся между соседними точками р и р-1, p∈δ, расположенные выше и ниже рельефа местностиAt the second stage of measurements, the location of the j-th object is specified by selecting a neighboring partition point located above the terrain (see Fig. 4). Line segment direction vectors for the j-th object are divided at δ equal intervals, Δδ<<Δd, where Δδ is the scanning step along the selected segment of the true direction vector . The latter is determined by the final specified accuracy of measuring the coordinates of objects and the resolution (discreteness) of a digital terrain map. For the named points, coordinates are calculated and the corresponding values of terrain heights H j,m,δ . Based on linear interpolation, the exact coordinates of the j-th object are taken to be located between neighboring points p and p-1, p∈δ, located above and below the terrain
где Where
Результаты вычислений координат преобразуют в удобную географическую систему координат в соответствии с выражением (12). Соответствующее значение Hjδ берется из массива цифровой карты рельефа местности.Results of coordinate calculations converted into a convenient geographic coordinate system in accordance with expression (12). The corresponding value of H jδ is taken from the array of digital terrain maps.
При выполнении измерений над морской поверхностью последовательный набор высоты {Hi,rn}, m=1, 2, …, М, является постоянной стационарной величиной m1=m2…=mM=0, а необходимость в выполнении операции (13) отпадает.When performing measurements over the sea surface, the successive climb {H i,rn }, m=1, 2, …, M, is a constant stationary value m 1 =m 2 …=m M =0, and the need to perform operation (13) disappears.
Предлагаемое устройство предназначено для определения координат подвижных объектов, например, кораблей. В связи с этим повышение точностных характеристик устройства за счет совместной обработки последовательности видеокадров, как это предлагается в прототипе, невозможно.The proposed device is designed to determine the coordinates of moving objects, for example, ships. In this regard, increasing the accuracy of the device by jointly processing a sequence of video frames, as proposed in the prototype, is impossible.
Таким образом на борту ЛПС существует возможность в оперативном режиме определять координаты объектов на основе видеоизображения (см. фиг. 6). Последнее полученное блоком 1 совместно с данными о пространственной ориентации фотокамеры (определенные блоком 6) и ее пространственном местоположении (измеренное блоком 5) через запоминающее устройство 4 (буферная память) поступают на информационные входы блоков 7 и 8. Благодаря данным телеметрии фотокамеры и положению объекта на кадре в блоке 7 рассчитываются географические координаты интересующего объекта.Thus, on board the LPS it is possible to quickly determine the coordinates of objects based on video images (see Fig. 6). The last received by
В функции блока 4 входит совместная запись кадров видеоизображения с блока 1 и соответствующих им данных о пространственном положении фотокамеры с выходов блоков 5 и 6.The functions of block 4 include joint recording of video frames from
Заявляемое устройство поочередно находится в двух устойчивых состояниях: режим «коррекция» (задания исходного состояния блока 6 и уточнения его показаний) и рабочем (автономном) режиме длительностью до 10 минут. В первом из них (см. фиг. 1а) фотокамера 1 находится в исходном (фиксированном) положении с априорно известной ориентацией относительно борта ЛПС. При этом определение ее текущей ориентации в пространстве осуществляется блоком 26 (см. фиг. 1а и 13) на основе измерений и . В этом режиме группа информационных выходов 5 подключается к группе информационных входов блока 6 (блока 26). Интегрированная система блоков 5 и 6 обеспечивает максимальную точность измерения пространственной ориентации фотокамеры 1.The inventive device is alternately in two stable states: the “correction” mode (setting the initial state of
В режиме автономной работы блока 1 (см. фиг. 1б) определение его пространственной ориентации осуществляет блок 6 в течении ограниченного времени (до 10 минут). Это связно с ограниченными показаниями стабильности дрейфа гироскопа блока 25. Совместное использование инерциальных измерителей (блок 25) в совокупности с фильтром Калмана (оценивающего ошибки блока 25 на фоне результатов измерений спутниковой навигационной системы блока 5) позволяет максимально повысить точность определения координат объектов в автономном режиме «с руки».In the autonomous operation mode of block 1 (see Fig. 1b), determination of its spatial orientation is carried out by
Все функциональные элементы и блоки предлагаемого устройства широко освещены в литературе и серийно выпускается.All functional elements and blocks of the proposed device are widely covered in the literature and are mass-produced.
Блок видеонаблюдения 1 (см. фиг. 7а) может быть реализован с помощью цифровой фотокамеры «Пересвет-25», выпускаемой ООО «Специальный Технологический Центр». Последняя построена на базе современного светочувствительного датчика Gpixel Gmax 0505. Благодаря использованию матрицы с оптическим форматом 1.1 дюйм достигнута возможность укомплектования фотокамеры объективами на базе байонета C-mount. Последнее позволяет уменьшить рабочий отрезок (заднее фокусное расстояние) до 17 мм. В результате уменьшился размер самой фотокамеры и ее масса.Video surveillance unit 1 (see Fig. 7a) can be implemented using a digital camera “Peresvet-25”, produced by LLC “Special Technology Center”. The latter is built on the basis of a modern light-sensitive sensor Gpixel Gmax 0505. Thanks to the use of a matrix with an optical format of 1.1 inches, it is possible to equip the camera with lenses based on the C-mount mount. The latter allows you to reduce the working distance (rear focal length) to 17 mm. As a result, the size of the camera itself and its weight have decreased.
Принимаемый светочувствительный датчик основан на технологии глобального затвора, что позволяет исключить из состава фотокамеры внешнее затворное устройство увеличив ее ресурс. Благодаря экспонированию всех строк изображения одновременно не наблюдается характерных для фотокамер со скользящих затвором (Rolling shutter) искажений объектов. Последние не позволяют превысить точность координатометрии по ортофотоплану в 1 метр. Внешний вид фотокамеры (блок 1) приведен на фиг. 7а, б.The adopted photosensitive sensor is based on global shutter technology, which makes it possible to exclude an external shutter device from the camera, increasing its resource. Due to the exposure of all lines of the image at the same time, there is no distortion of objects characteristic of cameras with a rolling shutter (Rolling shutter). The latter do not allow exceeding the accuracy of coordinateometry based on an orthomosaic of 1 meter. The appearance of the camera (block 1) is shown in Fig. 7a, b.
Опорно-поворотное устройство 3 предназначено для совместного размещения на нем фотокамеры 1 и инерциального измерительного модуля 6 (блоков 25 и 26) для осуществления последними измерения пространственной ориентации блока 1. В настоящее время они широко представлены на рынке (см. интернет ресурс bic-in-form.ru/products/oporno-povorotnyie-ustrojstva/vzryivozashhishhyonnyie-oporno-povorotnyie-ustrojstva/ptr-407ex/ Обр. 16.01.2022).The
Блок навигации 5 предназначен для высокоточного определения местоположения ЛПС (фотокамеры 1) и его пространственной ориентации. На его выходе формируются данные о широте Blps, долготе Llps и высоте Hlps местоположения ЛПС (Blps, Llps, Hlps)i и его пространственной ориентации (klps, llps, ζlps)i в момент времени, где klps - угол крена, llps - тангажа и ζlps - склонения. Выполняется для различных условий эксплуатации в соответствии с пат. РФ №2514197, №2553270 или №2740606.The
Инерциальный измерительный модуль 6 предназначен для непрерывного определения в режиме реального времени пространственных параметров блока видеонаблюдения 1: линейной скорости и ускорения, угловой ориентации (истинного курса, склонения ζk, крена kk и тангажа lk, угловой скорости вращения). Может быть реализован (см. фиг. 13) на основе последовательно соединенных инерциального датчика 25 тактического класса с десятью степенями свободы ADIS 16488А фирмы Analog Devices Inc. (см. интернет ресурс www.analog.com/ru/products/adis16488a. Обр. 13.01.2022) и вычислителя 26. Порядок использования инерциальных датчиков рассмотрен в статье И. Нагин, Д. Малафеева. МЭМС акселерометры, магнитометры и углы ориентации (см. интернет ресурс habr.com/ru/post/491476. Обр. 13.01.2022).The
Главными составляющими блока 25 являются три гироскопа и три акселерометра, расположенные по трем различным взаимно перпендикулярным осям, что позволяет измерять ускорение и угловую скорость вращения объекта в трехмерном пространстве. Размещаются блоки 25 и 26 непосредственно в фотокамере 1 (см. фиг. 7б). Для запуска работы блока 6 необходимо ввести с группы информационных выходов блока 5 начальные значения координат местоположения ЛПС, его скорость и параметры ориентации в вычислитель 26.The main components of
Кроме того, на подготовительном этапе измеряют и запоминают в блоке 26 пространственную ориентацию блока видеонаблюдения 1 (фотокамеры) относительно борта ЛПС при ее нахождении в исходном (фиксированном) положении. Здесь - углы крена, тангажа и курса соответственно.In addition, at the preparatory stage, the spatial orientation of the video surveillance unit 1 (camera) is measured and stored in
Определение углового положения блока 25, а, следовательно, и фотокамеры 1, по отношению к используемой навигационной системе координат составляет суть режима коррекции блока 6 и устройства в целом. После завершения этого процесса инерциальный модуль 6 может перейти в режим навигации, а заявляемое устройство в режим автономного «с руки» определения координат объектов (см. фиг. 1б). Важнейшим элементом инерциального измерительного модуля 6 является фильтр Калмана, реализованный в вычислителе 26. Он решает задачу оценивания ошибок блока 25 на фоне измерений спутниковой навигационной системы (блока 5). Для этой цели в фильтр Калмана заложена модель погрешностей блоков 25 и 5 (см. Приложение).Determining the angular position of
Режим «коррекция» выполняют на подготовительном этапе работы устройства и периодически во время равномерного прямолинейного полета длительностью не более 7 минут. При этом группу информационных выходов БН 1 подключают к группе информационных входов НИМ 6 (блока 26). За это время в блоке 26 выполняют замещение получаемых блоком 25 значений пространственных параметров фотокамеры на . Последние рассчитывают в блоке 26 на основе априорно известной ориентации блока 1 и данных блока 5 о пространственной ориентации ЛПС в i-й момент времени . Эту операцию выполняют в плоскости трех углов Эйлера путем умножения матриц поворота вокруг осей крена, тангажа и склонения углов установки фотокамеры 1 относительно борта ЛПС на матрицы поворота вокруг углов ориентации ЛПС в i-й момент времени (по аналогии с выражениями (6) и (7) устройства-прототипа) и берущих свое начало в координатах съемки (с коэффициентами [1,0,0]Т).The “correction” mode is performed at the preparatory stage of the device’s operation and periodically during a uniform straight flight lasting no more than 7 minutes. In this case, the group of
После завершения режима «коррекция» блок видеонаблюдения 1 (фотокамера) может покинуть исходное положение и перейти в режим автономной работы (фиг. 16) длительностью до 10 минут. Далее прогноз углового положения фотокамеры осуществляют по инерциальным данным блока 25. В блоке 26 выполняют уточнение углов ориентации блока 1 в фильтре Кальмана. После завершения переходных процессов на его выходе получают валидные измерения After completion of the “correction” mode, video surveillance unit 1 (camera) can leave its original position and go into autonomous operation mode (Fig. 16) for up to 10 minutes. Next, the angular position of the camera is predicted using the inertial data of
При окончании названного интервала времени блок 1 совместно с блоком 6 возвращают в исходное положение для выполнения коррекции данных блока 25.At the end of the named time interval,
Для уменьшения массогабаритных характеристик потребляемого тока вычислитель 26 целесообразно реализовать на специализированном процессоре TMS320c6416 (см. TMS320c6416: http//focus/ti/com/docs/prod/fold-ers/print/ TMS320c6416/html), алгоритм работы которого приведен на фиг. 14.To reduce the weight and size characteristics of the current consumed, it is advisable to implement the
В функции блока 4 входит совместная запись кадров видеоизображения с выхода блока 1 и соответствующих им навигационных параметров ЛПС с выхода блока 5 и данных о ориентации фотокамеры 1 с выхода блока 6. Представляет из себя буферное запоминающее устройство.The functions of block 4 include joint recording of video frames from the output of
Устройство обработки и отображения информации 7 (см. фиг. 8) предназначено для определения координат объектов (решение принимается оператором, команда на исполнение которого формируется с помощью блока 8), реализации операций в соответствии с выражениями 1-13, представления результатов измерений в заданной форме. Оно содержит первый вычислитель 10, второй вычислитель 11, третий вычислитель 12, четвертый вычислитель 13, пятый вычислитель 14, шестой вычислитель 15, второе запоминающее устройство 16, генератор синхроимпульсов 17, седьмой вычислитель 18, восьмой вычислитель 19, блок коммутации 20, блок сравнения 21, третий блок управления 22, первое запоминающее устройство 23 и блок индикации 24.The information processing and display device 7 (see Fig. 8) is designed to determine the coordinates of objects (the decision is made by the operator, the command for execution of which is generated using block 8), implementing operations in accordance with expressions 1-13, presenting measurement results in a given form . It contains a
Устройство обработки и отображения информации 7 работает следующим образом.The information processing and
На подготовительном этапе с помощью блока управления 8 (в качестве последнего может быть использован ноутбук, работающий в соответствии с алгоритмом, представленном на фиг. 9) задаются исходные данные:At the preparatory stage, using control unit 8 (the latter can be a laptop operating in accordance with the algorithm presented in Fig. 9), the initial data are set:
измеренные коэффициенты дисторсии объектива фотокамеры, k1, k2, k3;measured camera lens distortion coefficients, k 1 , k 2 , k 3 ;
пороговые значения Δβ, Δd и Δδ;threshold values Δβ, Δd and Δδ;
количество итераций при решении уравнения перехода от координат объекта в кадре (xr,yr)Т к вектору направления на него number of iterations when solving the equation of transition from the coordinates of an object in the frame (x r , y r ) T to the direction vector towards it
цифровая карта района измерений с граничными характеристиками рельефа местности.digital map of the measurement area with boundary characteristics of the terrain.
В процессе работы видеоизображение с выхода блока 4 считывается блоками 7 и 8. При обнаружении заданного объекта информация о нем с выхода блока 8 поступает на первую группу информационных входов шестого вычислителя 15 в виде координат . В функции блока 15 (см. фиг. 10) входит преобразование координат объекта в пикселях в вектор направления на него в системе координат фотокамеры 1 в соответствии с выражениями 1-4.During operation, the video image from the output of block 4 is read by
Одновременно информация о пространственном положении ЛПС , а также и поступает на группу информационных входов первого вычислителя 10. В его функции входит преобразование пространственных параметров ЛПС в геоцентрическую систему координат в соответствии с выражением (5).At the same time, information about the spatial position of the LPS , and And arrives at the group of information inputs of the
Результаты вычислений поступают на первую группу информационных входов второго вычислителя 11, а на вторую группу его информационных входов - значение с группы информационных выходов блока 15. В функции вычислителя 11 входит коррекция вектора направления на j-й объект на основе измеренной блоком 6 ориентации фотокамеры 1. Последняя поступает с первой группы информационных входов устройства 7 на входы второго запоминающего устройства 16, представляющего собой буферное запоминающее устройство. С информационных выходов блока 16 значения следуют на третью группу информационных входов второго вычислителя 11. Скорректированный вектор находят путем последовательного умножения вектора на три соответствующие углам Эйлера матрицы поворота в соответствии с (6).Calculation results are supplied to the first group of information inputs of the
Скорректированное значение вектора направления на j-й объект с информационных выходов блока 11 далее следует на первую группу информационных входов третьего вычислителя 12. В функции последнего входит определение уточненных значений азимутального угла , угла места и удаления j-го объекта от ЛПС . Пространственные углы и находят в соответствии с выражениями (7) и (8) соответственно. Расстояние между ЛПС и j-м объектом определяют в соответствии с (9). Для обеспечения вычислений на вторую группу информационных входов блока 12 поступает значение с первой группы информационных входов устройства 7. Радиус Земли известен, а его значение содержится в блоке 12. В случае невозможности определить расстояния на выходе обнуления третьего вычислителя 12 формируется сигнал, который поступает на входы обнуления первого 10 и второго 11 вычислителей. В результате значения векторов и в этих блоках обнуляются, а заявляемое устройство начинает новый цикл работы.Corrected value of the direction vector to the j-th object from the information outputs of
Для измерения значение с группы информационных выходов блока 11 через блок 12 поступает на группу информационных входов четвертого вычислителя 13. В его функции входит преобразование уточненного вектора направления на j-й объект, находящегося в нормальной системе координат, в истинный вектор направления в геоцентрической системе координат. Данную операцию в блоке 13 осуществляют в соответствии с выражением (10). Для этого на вторую группу информационных входов четвертого вычислителя 13 подают значения и с первой группы информационных входов блока 7.For measuring value c the group of information outputs of
На следующем этапе работы заявляемого устройства осуществляют преобразование вектора . Последний поступает на вторую группу информационных входов пятого 14 и пятую группу информационных входов седьмого 18 вычислителей и вторую группу информационных входов третьего блока управления 22.At the next stage of operation of the proposed device, vector transformation is carried out . The latter is supplied to the second group of information inputs of the fifth 14 and the fifth group of information inputs of the seventh 18 computers and the second group of information inputs of the
Назначение пятого вычислителя 14 состоит в определении координат точки пересечения вектора с «круглой» Землей и преобразовании геоцентрических координат j-го объекта в географические . Первую из названных функций в блоке 14 выполняют в соответствии с выражением (11). Для этого значение , сформированное первым вычислителем 10, поступает на первую группу информационных входов пятого вычислителя 14. Кроме того, значение , найденное блоком 12, через блок 13 поступает на вторую группу информационных входов 14. Далее осуществляют переход от геоцентрического вектора координат j-го объекта к его географическим координатам Bj и Lj в соответствии с (12). Результаты вычислений с выходов блока 14 следуют на вторую группу информационных входов блока коммутации 20.The purpose of the
Одновременно (с блоком 13) в блоке 18 в два этапа осуществляют определение координат j-го объекта с заданной точностью. Данную операцию выполняют совместно с блоком управления 22 и запоминающим устройством 23. На подготовительном этапе в запоминающее устройство 23 записывают цифровую карту рельефа местности района измерений. Данная операция выполняется с помощью блока 8 по второй группе информационных входов блока 7. Одновременно по этой же шине в блок управления 22 задают граничные значения матрицы высот (Ba, La) и (Bb, Lb) и количество точек разбиения J, а в блок 18 - количество шагов сканирования по вектору на предварительном Δd и конечном Δδ этапах. В блоке 23 осуществляют упорядоченную (по заданным адресам) запись цифровой карты рельефа местности. Матрица охватывает участок земной поверхности, ограниченный координатами (Ba, La) и (Bb, Lb). Назначение блока управления 22 состоит в преобразовании части вектора , ограниченного точками и (Bj, Lj) в линейку адресов {Ai,j,δ}, соответствующих равномерно распределенным по его длине высотам {Hi,j,δ} Рельефа местности. С этой целью на первую группу информационных входов блока 22 поступают координаты ЛПС . На вторую группу информационных входов блока управления 22 подают значение вектора направления на j-й объект с выходов блока 13. На третьей группе информационных входов блока управления 22 присутствует значение координат , поступившее с выхода пятого вычислителя 14. В блоке 22 названный отрезок вектора преобразуют в последовательность адресов {Ai,j,δ}, которые поступают на адресные входы запоминающего устройства 23. Последние используются для формирования на его входе адресной линейки Ai,j,δ. В результате на третью группу информационных входов седьмого вычислителя 18 поступает последовательность высот {Hi,j,δ} рельефа местности, соответствующая заданному отрезку истинного вектора направления Емкость последовательности высот {Hi,j,δ} определяется значением М=max{J,δ}, где J=d(H0)ij/Δd, δ=Δd/Δδ. На фиг. 11 приведен алгоритм работы блока 18 по поиску предварительного и точного (с заданной точностью) определения координат объектов .At the same time (with block 13) in
Геоцентрические координаты j-го объекта далее поступают на информационные входы восьмого вычислителя 19. В блоке 19 выполняют преобразование геоцентрических координат в географические в соответствии с выражением (13).The geocentric coordinates of the j-th object are then sent to the information inputs of the
Результаты вычислений с выхода блока 19 поступают на первую группу информационных входов коммутатора 20.The calculation results from the output of
Решение о том, какие координаты пойдут на вход блока 24 (приблизительные , полученные на «круглой» Земле или точные с учетом рельефа местности) принимает блок сравнения 21. На подготовительном этапе (с использованием блока 8) в блок сравнения 21 записывают значение Δβ, определяющее заданную потенциальную точность определения координат объектов. В процессе работы заявляемого устройства в блоке 21 выполняют сравнение очередного измеренного значения с пороговым значением Δβ. Если текущее значение оказалось меньше порогового уровня Δβ, блок 21 формирует управляющий сигнал, поступающий на вход управления блока коммутации 20. В результате значение координат с выхода блока 14 через блок 20 поступает на группу информационных входов блока 24. В противном случае на вход блока 24 поступает значение с выхода блока 19.Deciding which coordinates will go to the input of block 24 (approximate , obtained on a “round” Earth or accurate taking into account the terrain) receives the
При возникновении ситуации, при которой отсутствует информация о рельефе местности и блок 18 работает по алгоритму (см. фиг. 11) в соответствии с выражением (12), а на вход блока 24 поступают приблизительные координаты j-го объекта с выхода блока 14. Синхронность выполнения всех операций обеспечивает генератор синхроимпульсов 17.If a situation arises in which there is no information about the terrain and block 18 operates according to the algorithm (see Fig. 11) in accordance with expression (12), and the input of
Предлагаемое устройство предназначено для измерения координат подвижных объектов. Поэтому их уточнение за счет усреднения полученной их последовательности не предусмотрена. В результате необходимость в блоках обработки изображения 31 и усреднения 34 (фиг. 11 прототипа) отпадает. Полученные результаты измерений с группы информационных выходов блока 24 в заданной форме поступают на группу информационных выходов блока 7 (содержат внешний вид j-го объекта, его координаты и время их измерения во всемирном координированном времени UTC).The proposed device is designed to measure the coordinates of moving objects. Therefore, their refinement by averaging the resulting sequence is not provided. As a result, the need for image processing units 31 and averaging 34 (Fig. 11 of the prototype) is eliminated. The obtained measurement results from the group of information outputs of
Первый 10, второй 11, третий 12, четвертый 13 и шестой 15 вычислители предназначены для определения истинного вектора направления на j-й объект в геоцентрической системе координат, а также и и удаление объекта от ЛПС (см. фиг. 8). Это достигается благодаря учету ориентации фотокамеры в пространстве и определению места объекта в кадре фотокамеры 1. Каждый из вычислителей выполняет строго определенные в выражениях (1-11) операции, реализация которых сложностей не вызывает. Реализация этих блоков известна (см. пат. РФ №2513900, опубл. 20.07.2014), выполняются на постоянных запоминающих устройствах К541 и К500 сериях микросхем. Алгоритмы работы вычислителей 10, 11, 12 и 14 приведены на фиг. 18-22 прототипа, а шестого вычислителя 15 на фиг. 15.The first 10, second 11, third 12, fourth 13 and sixth 15 calculators are designed to determine the true direction vector to the j-th object in a geocentric coordinate system, as well as And and removing the object from the LPS (see Fig. 8). This is achieved by taking into account the orientation of the camera in space and determining the location of the object in the frame of
Для уменьшения массогабаритных характеристик, потребляемого тока названные блоки целесообразно реализовать на специализированном процессоре TMS320c6416 (см. TMS320c6416: http://focus/ti/com/docs/prod/folders/print/TMS320c6416.html).To reduce weight and size characteristics and current consumption, it is advisable to implement these blocks on a specialized processor TMS320c6416 (see TMS320c6416: http://focus/ti/com/docs/prod/folders/print/TMS320c6416.html).
Пятый 14, седьмой 18 и восьмой 19 вычислители реализуются аналогично соответствующим блокам в пат. РФ №2458360, опубл. 10.08.2012. Пятый вычислитель 14 предназначен для определения координат точки пересечения вектора с «круглой» Землей и преобразования геоцентрических координат в географические в соответствии с (11) и (12).The fifth 14, seventh 18 and eighth 19 calculators are implemented similarly to the corresponding blocks in Pat. RF No. 2458360, publ. 08/10/2012. The
Реализация блока трудностей не вызывает. Может быть реализован на постоянных запоминающих устройствах К541 и К500 сериях микросхем.The implementation of the block does not cause any difficulties. Can be implemented on read-only storage devices K541 and K500 series of microcircuits.
Седьмой вычислитель 18 предназначен для определения местоположения объекта с заданной точностью в геоцентрической системе координат . Данную функцию блок 18 выполняет в два этапа в соответствии с алгоритмом, приведенном на фиг. 11 и выражением (13). Может быть реализован по аналогии с соответствующим блоком (см. пат. РФ №2458360, опубл. 10.08.2012) на базе 16-ти разрядного микропроцессора К1810 ВМ86.The
Восьмой вычислитель 19 предназначен для преобразования геоцентрических координат объекта в географические в соответствии с выражением (12).The
Реализация блока 19 известна и трудностей не вызывает. Блок 19 может быть реализован на дискретных элементах на базе ТТЛ-уровней сигналов, например 555, 1533 сериях микросхем и др.The implementation of
Третий блок управления 22 предназначен для преобразования части вектора , ограниченной точками и, (Bj, Lj) в линейку адресов {Ai,j,δ}, соответствующих равномерно распределенным высотам {Hi,j,δ} рельефа местности. Реализация блока 22 известна и трудностей не вызывает. Может быть реализован на микропроцессорной сборке с достаточным быстродействием (см. Шевкоплес Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 512 с.), в которой реализован алгоритм, приведенный на фиг. 12. Последний определяет порядок выполнения операций по предварительному определению координат объектов. В режиме измерения координат с заданной точностью порядок работы блока 22 сохраняется (алгоритм имеет аналогичный вид).The
Реализацию функций блоков 15-24 целесообразно осуществить с помощью второго сигнального процессора (см. TMS320c6416: http://focus/ti/com/docs/prod/folders/print/TMS320c6416.html).It is advisable to implement the functions of blocks 15-24 using a second signal processor (see TMS320c6416: http://focus/ti/com/docs/prod/folders/print/TMS320c6416.html).
Кроме того, блоки 7, 8 и 26 могут быть одновременно реализованы на персональном компьютере. В качестве минимальных требований к нему можно определить следующее: процессор Core i5 2000 МГц, 1 ГБ оперативной памяти, 200 МБ свободного пространства на жестком диске. Программная составляющая: операционная система Windows ХР SP2 и выше, библиотека.NetFrameWork 4.0, цифровая карта местности с информацией о рельефе и формате, совместимом с картами «Группы «Панорама».In addition, blocks 7, 8 and 26 can be simultaneously implemented on a personal computer. The minimum requirements for it can be defined as follows: Core i5 2000 MHz processor, 1 GB of RAM, 200 MB of free hard disk space. Software component: operating system Windows XP SP2 and higher, library.NetFrameWork 4.0, digital map of the area with information about the relief and format compatible with maps of the Panorama Group.
Выполнен анализ точностных и временных характеристик заявляемого устройства. При нахождении блоков 1 и 6 в исходном (фиксированном) состоянии устройство работает в интегрированном режиме блоков 5 и 6 (режим «коррекции»). В этом состоянии точностные характеристики устройства определяются блоком 5. При использовании последним антенной системы приема сигналов спутниковой навигационной системы с базой в 1 м (точность измерения курса 0,8°) точностные характеристики устройства (см. фиг. 1а) приведены в Таблице 1.An analysis of the accuracy and time characteristics of the proposed device has been carried out. When blocks 1 and 6 are in the initial (fixed) state, the device operates in the integrated mode of
После изменения ориентации блока 1 устройство переходит в режим автономной работы (см. фиг. 1б), от блока 6 отключается блок навигации 5. Устройство осуществляет прогноз пространственной ориентации фотокамеры 1 по инерциальным данным блока 6. Заявленная производителем стабильность дрейфа блока 25 составляет 5°/час, которая реально достижима только в лабораторных стационарных условиях. Если заложить реалистичное значение стабильности дрейфов гироскопов 10°/час, тогда за 10 минут автономной работы ошибка прогноза угла составит 1,7°. Для угла места это означает ошибку 2°, для курса 2,5°. Погрешность определения географических координат объекта съемки относительно местоположения ЛПС при наклонной дальности 3000 м составит 167 м. Путем добавления погрешности определения абсолютных координат воздушного судна равной 6 м получим абсолютную погрешность определения географических координат объекта съемки 173 м.After changing the orientation of
В большинстве случаев обнаружение, фиксирование и определение объектов осуществляют не в надир, а под углом фотокамеры 1 не менее 45°. Последняя крепится на воздушное судно (ВС) с наклоном по оси крена под 45°, что позволит осуществлять полет около заданного объекта, а не над ним (во многих случаях это запрещено), а по курсу - на 90°.In most cases, detection, fixation and identification of objects is carried out not at nadir, but at an angle of
Выполнен анализ зависимости ошибки определения координат объектов, находящихся в центре кадра фотокамер (ФК) и на ее краю. Для упрощения расчетов исключаем этап пересечения луча с рельефом местности (рассматривается водная поверхность), модуль длины которого равна 3000 м. Зафиксируем углы поля зрения фотокамеры 1 относительно ЛПС. Исходя из необходимой разрешающей способности блока 1 0,025 м/писк и дальности наблюдения 3000 м были определены необходимые параметры ФК, такие как размер матрицы и фокусное расстояние объектива 400 мм, угол поля зрения 1,8×1,8 градусов. На их основе получены данные, представленные в таблице 2.An analysis was made of the dependence of the error in determining the coordinates of objects located in the center of the camera frame (FC) and at its edge. To simplify the calculations, we exclude the stage of intersection of the beam with the terrain (we consider the water surface), the length module of which is equal to 3000 m. Let us fix the angles of the field of view of
Представленные результаты свидетельствуют о том, что ошибка собственной ориентации ВС не должна превышать 2° по каждой из осей.The presented results indicate that the error in the aircraft's own orientation should not exceed 2° along each of the axes.
Выполнение оценки временных затрат на обнаружение объекта и определение его координат для обоих режимов работы устройства: «коррекции» и «с рук» (автономной работы ФК). Исходя из заданного расстояния наблюдения в 3000 м и зафиксированного угла наблюдения 45°, высота съемки должна осуществляться 3000-45°=2120 м. Размер проекции поля наблюдения на этой дальности составляет 130 м. Это приводит к тому, что оператор может обнаружить заданный объект, но последний сразу может не попасть в поле наблюдения фотокамеры. В результате требуется ВС совершить разворот, обратный полет и еще один разворот и выставить линию повторного полета (прохода) возле объекта с точностью выше 65 м. Таким образом, в случае удачного выбора повторного прохода ЛПС на получение одного измерения потребуется время, равное суммарному времени двух галсов и двух разворотов.Performing an assessment of the time spent on detecting an object and determining its coordinates for both modes of operation of the device: “correction” and “hands-on” (autonomous operation of the FC). Based on a given observation distance of 3000 m and a fixed observation angle of 45°, the shooting altitude should be 3000-45° = 2120 m. The projection size of the observation field at this range is 130 m. This leads to the fact that the operator can detect a given object, but the latter may not immediately fall into the field of view of the camera. As a result, the aircraft is required to make a turn, a return flight and another turn and set a line of repeated flight (pass) near the object with an accuracy higher than 65 m. Thus, in the case of a successful choice of a repeated pass of the LPS, obtaining one measurement will require time equal to the total time of two tacks and two turns.
Для измерений в автономном режиме ФК 1 высота полета и дальность до объекта может быть уменьшена. В результате в рамках одного прохода можно выполнить более одного измерения. Выигрыш по времени от использования автономного режима использования ФК составляет в 3 раза и более.For measurements in
ПриложениеApplication
Порядок определения параметров фильтра Калмана для коррекции инерциальной навигационной системы на основе комплексной обработки информации от внешних датчиковThe procedure for determining the parameters of the Kalman filter for correcting an inertial navigation system based on complex processing of information from external sensors
В предлагаемом устройстве определение местоположения летно-подъемного средства и его пространственную ориентацию с высокой точностью выполняет блок навигации 5. В свою очередь измерение пространственной ориентации блока видеонаблюдения 1 (фотокамеры) осуществляет инерциальный измерительный модуль 6 на основе инерциального датчика тактического класса 25. Малые размеры фотокамеры 1 затрудняют с достаточной точностью определять ее пространственную ориентацию. Для устранения этого недостатка устройство регулярно не реже чем через 10 минут работы переходит в режим «коррекция». В результате показания блока 25 корректируются в блоке 26 полученными с высокой точностью измерений блоком 5 на основе использования сигналов спутниковой навигационной системы (СНС).In the proposed device, determining the location of the flight-lifting means and its spatial orientation the
Важная роль в разработке алгоритма работы фильтра Калмана (блока 26) отводится модели ошибок датчиков и уравнений, реализуемых в инерциальной навигационной системе (ИНС). В качестве варьируемых параметров исходных уравнений можно выбрать:An important role in the development of the Kalman filter operating algorithm (block 26) is given to the sensor error model and equations implemented in the inertial navigation system (INS). The following can be selected as variable parameters of the initial equations:
где VN, δVN - векторы скорости объекта и ошибки ее определения в навигационной системе координат (СК) N; RN, δRN - векторы координат объекта и ошибки их определения в навигационной СК N; ΨN - вектор ошибки определения ориентации в пространстве, выраженный в навигационной СК N; (Ψn ×) - косоугольная матрица, соответствующая вектору Ψn; δωIB - вектор ошибки определения угловой скорости, измеренной гироскопами; δaIB - вектор ошибки определения ускорения, измеренного акселерометрами.where V N , δV N are the vectors of the object’s velocity and the errors in its determination in the navigation coordinate system (SC) N; R N , δR N - vectors of object coordinates and errors in their determination in the navigation system N; Ψ N is the error vector for determining orientation in space, expressed in the navigation system N; (Ψ n ×) is an oblique matrix corresponding to the vector Ψ n ; δω IB is the vector of error in determining the angular velocity measured by gyroscopes; δa IB is the error vector for determining the acceleration measured by accelerometers.
Используя уравнения динамики объекта и предложенные ошибки в параметрах можно записать уравнения ошибок в следующем виде (см. Savage P.G. Strapdown Analytics Parts 1 and 2, Maple Plain, MN: Strapdown Associates, 2000):Using the equations of object dynamics and the proposed errors in the parameters, we can write the error equations in the following form (see Savage P.G.
Для связи параметров с географической системой координат можно воспользоваться матрицей поворота навигационной системы координат относительно географического трехгранника на угол α :To connect the parameters with the geographic coordinate system, you can use the matrix of rotation of the navigation coordinate system relative to the geographic trihedron by angle α :
Измеренные значения и с учетом основных составляющих ошибок гироскопов и акселерометров можно переписать в виде:Measured values And Taking into account the main components of the errors of gyroscopes and accelerometers, they can be rewritten as:
где Δа, Δω - смещения нулей акселерометров и гироскопов соответственно, ϑa, ϑω - случайные ошибки измерений акселерометров и гироскопов.where Δа, Δω are the zero displacements of accelerometers and gyroscopes, respectively, ϑ a , ϑ ω are random measurement errors of accelerometers and gyroscopes.
Смещения нулей погрешности акселерометров Δа и гироскопов Δω в первом приближении можно рассматривать (см. Бабич О.А. Обработка информации в навигационных комплексах - М.: Машиностроение, 1991. - 512 с.) как автокоррелированные случайные величины с экспоненциальной корреляционной функциейThe displacements of the error zeros of accelerometers Δа and gyroscopes Δω can be considered in a first approximation (see O.A. Babich. Information processing in navigation systems - M.: Mashinostroenie, 1991. - 512 pp.) as autocorrelated random variables with an exponential correlation function
где t - текущее время, , τμ - время корреляции, - дисперсия ошибки, μ - индекс, относящийся к соответствующему чувствительному элементу инерциального измерительного модуля (ИИМ) (μ=ω соответствует акселерометру; μ=ω - гироскопу).where t is the current time, , τ μ - correlation time, - error dispersion, μ - index related to the corresponding sensitive element of the inertial measurement module (IMU) (μ=ω corresponds to the accelerometer; μ=ω - gyroscope).
Случайным ошибкам с экспоненциальной корреляционной функцией соответствует гауссовский марковский процесс первого порядка:Random errors with an exponential correlation function correspond to a first-order Gaussian Markov process:
где σ - СКО случайных погрешностей; ϑ∈N(0,1) - гауссовский шум с нулевым средним значением и корреляционной функцией R(t, τ)=δ(t-τ), δ(⋅) - дельта-функция.where σ is the standard deviation of random errors; ϑ∈N(0,1) - Gaussian noise with zero mean value and correlation function R(t, τ)=δ(t-τ), δ(⋅) - delta function.
В этом случае вектор состояния, подлежащий оценке, можно представить в следующем виде с учетом основных составляющих ошибок гироскопов и акселерометров:In this case, the state vector to be estimated can be represented in the following form, taking into account the main components of the errors of gyroscopes and accelerometers:
δХ=[(δVN)T,(Ψn)T,(δRN)T,(Δω)T,(Δа)т]т;δХ=[(δV N ) T ,(Ψ n ) T ,(δR N ) T ,(Δω) T ,(Δa) t ] t ;
а уравнение ошибок примет следующий вид в непрерывном случаеand the error equation will take the following form in the continuous case
илиor
δXk+1=FkδXk+ϑk δX k+1 =F k δX k +ϑ k
после дискретизации.after sampling.
Естественным предположением в подобных задачах является независимость вектора шумов в разные моменты времени, т.е.A natural assumption in such problems is the independence of the noise vector at different times, i.e.
Вектор измерений zk запишем в видеWe write the measurement vector z k in the form
zk=HkδXk+ξk,z k =H k δX k +ξ k ,
где Hk - измерительная матрица, ξk - случайная ошибка измерений с ковариационной матрицей Rk, т.е.where H k is the measurement matrix, ξ k is the random measurement error with the covariance matrix R k , i.e.
Предполагая, что коррекция проводится от СНС по координатам и скоростям, можем получить уравнение измерения:Assuming that the correction is carried out from the SNS in coordinates and velocities, we can obtain the measurement equation:
где δzR - вектор коррекции по координатам, δzv - вектор коррекции по скорости,where δz R is the correction vector for coordinates, δz v is the correction vector for speed,
Теперь можно написать традиционную структуру фильтра Калмана с начальными условиями: δХ0, Р0=Е[δХ0(δХ0)Т] (см. Savage P.G. Strapdown Analytics Parts 1 and 2, Maple Plain, MN: Strapdown Associates, 2000; Simon D. Optimal State Estimation. Kalman, Hoo and Nonlinear Approaches, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2006).Now we can write the traditional Kalman filter structure with the initial conditions: δХ 0 , Р 0 =Е [δХ 0 (δХ 0 ) Т ] (see Savage PG
Прогнозируемый вектор состояния и его ошибки счисления на момент времени tk+1:Predicted state vector and its calculation errors at time t k+1 :
δXk+1-FkδXk,δX k+1 -F k δX k ,
В момент коррекции tk рассчитывается коэффициент усиления фильтра Kk:At the moment of correction t k the filter gain K k is calculated:
и затем уточняется вектор состояния и его ковариационная матрица:and then the state vector and its covariance matrix are refined:
где - уточненный вектор состояния δXk, - уточненная ковариационная матрица Pk.Where - refined state vector δX k , - refined covariance matrix P k .
Коррекция навигационных параметров (координаты, скорость и углы) производится по формуламCorrection of navigation parameters (coordinates, speed and angles) is carried out according to the formulas
Claims (2)
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2022118506A RU2022118506A (en) | 2024-01-09 |
RU2812755C2 true RU2812755C2 (en) | 2024-02-01 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2323851C1 (en) * | 2007-04-24 | 2008-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛЬТОНИКА" (ООО "АЛЬТОНИКА") | Ground surface surveillance system with unmanned vehicle |
RU2513900C1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-04-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method and device to determine object coordinates |
RU2594759C1 (en) * | 2015-10-28 | 2016-08-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method and device for determining coordinates of a radio emission |
RU2674265C1 (en) * | 2018-04-06 | 2018-12-06 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации | Correlation and basic system of location of fixed sources of radio emission with use of unmanned aircraft |
EA202000255A1 (en) * | 2020-07-30 | 2022-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | UNMANNED AERIAL COMPLEX |
RU2775299C1 (en) * | 2021-08-26 | 2022-06-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" | Method and device for determining the coordinates of the radio emission source |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2323851C1 (en) * | 2007-04-24 | 2008-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛЬТОНИКА" (ООО "АЛЬТОНИКА") | Ground surface surveillance system with unmanned vehicle |
RU2513900C1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-04-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method and device to determine object coordinates |
RU2594759C1 (en) * | 2015-10-28 | 2016-08-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method and device for determining coordinates of a radio emission |
RU2674265C1 (en) * | 2018-04-06 | 2018-12-06 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации | Correlation and basic system of location of fixed sources of radio emission with use of unmanned aircraft |
EA202000255A1 (en) * | 2020-07-30 | 2022-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | UNMANNED AERIAL COMPLEX |
RU2775299C1 (en) * | 2021-08-26 | 2022-06-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" | Method and device for determining the coordinates of the radio emission source |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107727079B (en) | Target positioning method of full-strapdown downward-looking camera of micro unmanned aerial vehicle | |
US10565732B2 (en) | Sensor fusion using inertial and image sensors | |
US10107627B2 (en) | Adaptive navigation for airborne, ground and dismount applications (ANAGDA) | |
EP3158293B1 (en) | Sensor fusion using inertial and image sensors | |
US5072396A (en) | Navigation systems | |
US9194954B2 (en) | Method for geo-referencing an imaged area | |
CN109709801A (en) | A kind of indoor unmanned plane positioning system and method based on laser radar | |
EP3158411B1 (en) | Sensor fusion using inertial and image sensors | |
WO2016187759A1 (en) | Sensor fusion using inertial and image sensors | |
US11875519B2 (en) | Method and system for positioning using optical sensor and motion sensors | |
US8560280B2 (en) | Method for calculating a navigation phase in a navigation system involving terrain correlation | |
CN111102981A (en) | High-precision satellite relative navigation method based on UKF | |
Andert et al. | Optical-aided aircraft navigation using decoupled visual SLAM with range sensor augmentation | |
RU2513900C1 (en) | Method and device to determine object coordinates | |
US11175398B2 (en) | Method and apparatus for multiple raw sensor image enhancement through georegistration | |
US10802135B2 (en) | Method and apparatus for raw sensor image enhancement through georegistration | |
CN109186614B (en) | Close-range autonomous relative navigation method between spacecrafts | |
Quist et al. | Radar odometry on small unmanned aircraft | |
RU2812755C2 (en) | Device for determining object coordinates | |
KR20220135446A (en) | Method and system for estimating the attitude of an eo/ir device using an unmanned aerial vehicle | |
Adnastarontsau et al. | Algorithm for Control of Unmanned Aerial Vehicles in the Process of Visual Tracking of Objects with a Variable Movement’s Trajectory | |
RU2820600C1 (en) | Astro-inertial navigation system with correction for the earth's gravitational field | |
Chathuranga et al. | Aerial image matching based relative localization of a uav in urban environments | |
Pogorelsky | Spacecraft terrain relative navigation with synthetic aperture radar | |
CN118329009A (en) | High-precision navigation and positioning system and method for rotor unmanned aerial vehicle |