Исследование влияния линейных и угловых девиаций БЛА на изменение параллаксов изображений подстилающей поверхности, получаемых в режиме прямолинейного горизонтального полёта

Цель исследования – оценка совместного и раздельного влияния линейных и угловых отклонений БЛА от траектории прямолинейного горизонтального полёта на изменение параллаксов изображений подстилающей поверхности.

Методы. Получение количественных оценок основано на исследовании чувствительности модели, описывающей функциональную связь между параметрами отклонений БЛА от заданной траектории и изменениями продольных и поперечных параллаксов перекрывающихся изображений подстилающей поверхности, обусловленными этими отклонениями. 

Результаты. Разность продольных параллаксов в условиях отсутствия линейных девиаций БЛА независимо от знака ординаты точки в зоне перекрытия всегда положительна и с ростом уровня угловых девиаций возрастает, а поперечных – отрицательна и уменьшается, причём величина первой в три раза больше, чем второй. Разность поперечных параллаксов в условиях отсутствия угловых девиаций БЛА при положительной ординате точке в зоне перекрытия положительна, а продольных – отрицательна, а при отрицательной ординате – наоборот. При этом независимо от знака ординаты точки в зоне перекрытия с ростом уровня линейных девиаций БЛА первая возрастает, вторая – убывает, а величина первой в четыре раза больше, чем второй.

Заключение. Величина разностей параллаксов зависит от уровней линейных и угловых девиаций БЛА, возникших в момент регистрации наклонного снимка, а знак – от знака ординаты соответственной точки в зоне перекрытия второй пары снимков. При этом разность продольных параллаксов всегда прямо пропорциональна уровню угловых девиаций и обратно пропорциональна уровню линейных девиаций, а поперечных параллаксов – прямо пропорциональна уровню угловых девиаций при отрицательных значениях ординаты точки и обратно пропорциональна при её положительных значениях.

1. Отказоустойчивая интегрированная навигационная система для беспилотного аппарата с использованием технического зрения / Д. А. Антонов К. К. Веремеенко, М. В. Жарков [и др.] // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2020. № 2. С. 128–142. https://doi.org/10.31857/S0002338820020043

2. Hosseini K., Ebadi H., Farnood Ahmadi F. Determining the location of UAVs automatically using aerial or remotely sensed high-resolution images for intelligent navigation of UAVs at the time of disconnection with GPS // Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 2020. N 48 (12). P. 1675–1689. https://doi.org/10.1007/s12524-020-01187-4

3. Andronov V. G., Emelyanov S. G. Autonomous navigation and attitude control of spacecrafts on near-earth circular orbits // Journal of applied engineering science. 2018. Vol. 16, N 1. P. 107–110. https://doi.org/10.5937/jaes16-16479

4. Kikutis R., Stankūnas J., Rudinskas D. Autonomous unmanned aerial vehicle flight accuracy evaluation for three different path-tracking algorithms // Transport. 2019. N 34 (6). P. 652–661.

5. Kinematics and plane decomposition algorithm for nonlinear path planning navigation and tracking of unmanned aerial vehicles / L. Arulmurugan, S. Raghavendra Prabhu, M. Ilangkumaran, V. Suresh, R. Saravanakumar, M. Raghunath // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. N 995 (1). P. 012019. https://doi.org/10.1088/1757899X/995/1/012019

6. Review of multi-modal image matching assisted inertial navigation positioning technology for unmanned aerial vehicle / S. Luo, H. Liu, M. Hu, J. Dong // Journal of National University of Defense Technology. 2020. Vol. 42, N 6. P. 1–10.

7. Малоразмерные беспилотные летательные аппараты: задачи обнаружения и пути их решения / И. И. Олейник, А. А. Черноморец, В. Г. Андронов [и др.]; Юго-Западный государственный университет. Курск, 2021. 171 с.

8. Интегрированная система аэропортового транспортного средства с использованием технического зрения / Д. А. Антонов, К. К. Веремеенко, М. В. Жарков [и др.] // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2015. № 4. С. 132. https://doi.org/10.7868/S0002338815040034

9. Баклыков М. А. Применение модифицированных дронов при проведении топографо-геодезических работ // Автоматизация в промышленности. 2020. № 2. С. 19–21. https://doi.org/10.25728/avtprom.2020.02.05

10. Attitude Determination Using Ambiguous GNSS Phase Measurements and Absolute Angular Rate Measurements / M. V. Zharkov, K. K. Veremeenko, D. A. Antonov, I. M. Kuznetsov // Gyroscopy and Navigation. 2018. Vol. 9, N 4. P. 277–286. https://doi.org/10.1134/S2075108718040090

11. Андронов В. Г., Князев А. А., Чуев А. А. Модель параметров отклонений маршрута полёта беспилотных летательных аппаратов от заданной траектории // Известия Известия Юго-Западного государственного университета. 2021. № 4 (25). С. 145–161. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2021-25-4-145-161

12. Овчинникова Н. Г., Медведков Д. А. Применение беспилотных летательных аппаратов для ведения землеустройства, кадастра и градостроительства // Экономика и экология территориальных образований. 2019. Т. 3, № 1. С. 98–108. https://doi.org/10.23947/2413-1474-2019-3-1-98-108

13. Elkaim G. H., Lie F. A. P., Gebre-Egziabher D. Principles of guidance, navigation, and control of UAVs // Handbook of Unmanned Aerial Vehicles. Springer, 2015. P. 347–380.

14. Определение навигационных параметров беспилотного летательного аппарата на базе фотоизображения и инерциальных измерений / Д. А. Антонов, М. В. Жарков, И. М. Кузнецов, Е. М. Лунев, А. Н. Пронькин // Труды МАИ. 2016. Вып. 91. С. 1–26.

15. Степанов Д. Н. Методы и алгоритмы определения положения и ориентации беспилотного летательного аппарата с применением бортовых видеокамер // Программные продукты и системы. 2014. № 1. С. 150–157.

16. Зоев И. В., Марков Н. Г., Рыжова С. Е. Интеллектуальная система компьютерного зрения беспилотных летательных аппаратов для мониторинга технологических объектов предприятий нефтегазовой отрасли // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2019. Т. 33, № 11. С. 34–49. https://doi.org/10.18799/24131830/2019/11/2346

17. Мустаев А. Ф. Использование технологии «машинного зрения» для управления БПЛА // Международный научный журнал «Вестник науки». 2019. Т. 5, № 12 (21). С. 195–198.

18. Андронов В. Г., Чуев А. А. Идентификация девиаций беспилотных летательных аппаратов по параллаксам изображений // Вестник СГУГиТ. 2023. Т. 28, № 1. С. 59–69. https://doi.org/10.33764/2411-1759-2023-28-1-59-69

19. Андронов В. Г., Чуев А. А. Детектирование траектории беспилотных летательных аппаратов по перекрывающимся снимкам // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2023. Т. 24, № 3. С. 321–332. https://doi.org/10.22363/2312-8143-2023-24-3-213-222

20. Андронов В. Г., Чуев А. А., Князев А. А. Определение и оценка уровня отклонений беспилотных летательных аппаратов от заданной траектории по изображениям подстилающей поверхности // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2022. Т. 12, № 1. С. 129–144. https://doi.org/10.21869/2223-1536-2022-12-1129-144