РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ВИДЕО НАВИГАЦИИ ДЛЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Журнал: Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №1(224)
Рубрика: Технические науки
Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №1(224)
РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ВИДЕО НАВИГАЦИИ ДЛЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Для рассмотрения принципа функционирования, моделирования процесса полета, анализа и оценки точности определения линейных и угловых координат БпЛА относительно ориентиров, с известными координатами, необходимо разработать модель системы видео навигации [1].
Отметим, что в состав разрабатываемой системы входят цифровая видеокамера, вычислитель и ИК-маяки.
Моделирование видеокамеры является трудоемкой задачей и требует большого количества средств и ресурсов. Поэтому для упрощения вычислений и сокращения используемых ресурсов будем использовать в качестве модели видеокамеры ее физическую модель [3].
Прототип видеокамеры usb500w02m представлен на рисунке 1.
Рисунок 1. Цифровая видеокамера usb500w02m
Данная камера предназначена для формирования изображения ИК-маяков на фотоматрице и передачи данных в вычислитель. Она совмещается с объективом с фокусным расстоянием мм. Применяемая матрица — Omni Vision 5640. Основные характеристики видеокамеры представлены в таблице 1 [2].
Таблица 1.
Характеристики видеокамеры usb500w02m
|
Наименование параметра |
Значение параметра |
|
1. Формат матрицы |
1/4" |
|
2. Размер пикселя, мкм |
2,85 |
|
3. Размер изображения: - по ширине, мкм - по высоте, мкм |
3673,6 2738,4 |
Вычислитель предназначен для определения пространственной и угловой ориентации аппарата и формирования заданных значений рассогласования от линии заданного пути (от линии глиссады) в систему автоматического управления полетом БпЛА (САУП). Его моделирование осуществляется в программной среде MATLAB/Simulink [1].
Для имитации фоноцелевой обстановки, с размещенными ИК-маяками на посадочной площадке, используется авиационный симулятор с открытым исходным кодом FlightGear (система имитации визуальной обстановки — СИВО) [1]. С его помощью можно:
- визуализировать поверхность земли с расположенными на ней объектами (ВПП, здания, сооружения и т. п.);
- загружать необходимый аэродром взлета и посадки;
- наглядно изображать положение БпЛА в пространстве с различных точек установки камеры (сзади, сбоку, с земли, из кабины, произвольно);
- визуально наблюдать отклонение органов управления (руль направление, элероны, стабилизатор, шасси) на летательном аппарате и т. д.
Данные изображения выводятся на экран монитора, перед которым установлена цифровая видеокамера.
Использование программы FlightGear имеет отличительную особенность: возможность использовать протоколы обмена данными на основе сетевых решений TCP и UDP, по которым обеспечивается связь с программами моделей среды MATLAB/Simulink [2].
Моделирование подстилающей поверхности обеспечивается путем подгрузки из FlightGear в Simulink через протокол UDP информации по параметру Hрельефа. При этом важно выполнить предварительную привязку карты местности FlightGear к карте местности системы Atlas (или любой другой) путем указания начальных значений географических широты и долготы, а также начальной высоты и начального азимута [4].
