CC BY
22Для комплексной оценки опасностей, возникающих при движении БПЛА через лесной массив, предполагается зонирование окружающего воздушного пространства по уровню опасности:
- «открытые» участки траектории - области пространства между деревьями, не содержащие видимых препятствий;
- «полупроходимые» участки - области пространства, в пределах которых имеются листья и тонкие ветки;
- «непроходимые» участки - области пространства, в пределах которых имеются стволы деревьев и крупные ветки.
На основе информации, полученной из фотоснимков или от лазерных сканеров, необходимо выполнить сегментацию изображения окружающей обстановки на «открытые», «полупроходимые» и «непроходимые» области.
С этой целью используются текстурные дескрипторы, полученные путем статистического анализа гистограмм яркости областей изображения. Статистические методы позволяют отнести текстуру области к одному из следующих типов: гладкой, грубой, зернистой и т.д. Целесообразность использования методов сегментации на основе текстурных признаков обусловлена тем, что «открытые», «полупроходимые» и «непроходимые» области обладают резко различающимися текстурными характеристиками. Так, открытые участки представляют собой «светлые гладкие» области, «непроходимые» участки - «темные гладкие», а «полупроходимые» -«зернистые» области с промежуточным значением яркости.
Один из наиболее распространенных подходов, применяемых для описания текстуры, состоит в использовании статистических характеристик, определяемых по гистограмме яркости всего изображения или его области. Пусть zi - дискретная случайная величина, значениями которой являются уровни яркости изображения. Обозначим через р i = 1,2,...,Ь соответствующую нормированную гистограмму, где L - число возможных значений яркости. Таким образом, число р^ i ) оценивает относительную частоту появления величины яркости zi на изображении. Характер распределения яркости изображения можно описать с помощью статистических центральных моментов
где п - порядок момента, а т - среднее значение яркости области,
Так как гистограмма нормирована, сумма всех ее частот равна 1, поэтому из приведенных формул следует, что ^ 0 = 1, ^ 1 = 0. При описании текстуры важное значение имеет момент второго порядка
т.е. дисперсия б2. Она является мерой яркостного контраста, что можно использовать для построения дескрипторов относительной гладкости яркости области
Мера относительной гладкости равна 0 для областей с постоянной яркостью и близка к 1 для областей с большими отклонениями уровней яркости. Момент третьего порядка
оказывается полезным для определения асимметрии гистограммы: наблюдается ли на ней смещение влево (при отрицательном значении момента) пли вправо (при положительном значении). Это дает ясное представление о перераспределении яркости в сторону светлых или темных значений от среднего.
Описаный алгоритм сегментации изображения окружающей обстановки на основе вычисления статистических текстурных характеристик предусматривает выполнение следующих этапов.
Первый этап. Предварительная обработка изображений. В рамках предварительной обработки изображений требуется произвести следующие
операции: преобразование цветного изображения в полутоновое, изменение яркости изображения для усиления контраста или перевода негативного изображения в позитивное, фильтрация с целью ослабления шумовой составляющей и т.д.
Второй этап. Формирование квадратной или прямоугольной пространственной области (маски) с центром в точке изображения с координатами (х, у), в рамках которой определяются текстурные характеристики. В процессе обработки центр области перемещается от пиксела к пикселу по всему изображению. Полученный результат размещается в центре текущего обрабатываемого участка. Размер участка выбирается исходя из масштаба изображения, т.е. расстояния от БПЛА до деревьев, между которыми прокладывается текущий маршрут. Желательно использовать области с нечетными размерами, т.к. в этом случае у маски имеется выраженная центральная точка. Для обработки граничных пикселов исходное изображение увеличивается с помощью продолжения приграничных значений.
Третий этап. Вычисление для каждого участка текстурных признаков. В результате формируется матрица, число строк которой равно количеству пикселов изображения, а четыре столбца содержат текстурные дескрипторы, вычисленные для каждого участка.
Четвертый этап. Сегментация изображения лесного массива на основе матрицы текстурных дескрипторов. Для сегментации используются алгоритм кластеризации по математическому ожиданию или алгоритм нечеткой кластеризации с-средних. Количество кластеров выбирается равным трем и соответствует «открытым», «непроходимым» и «полупроходимым» областям. Далее восстанавливается исходное расположение пикселов изображения по горизонтали и вертикали.
Пятый этап. Анализ полученного сегментированного изображения для формирования траектории движения БПЛА. При этом размер ближайшей «открытой» области сравнивается с размером БПЛА. Если БПЛА больше, то к «открытой» области добавляются «полупроходимые» участки и снова оценивается возможность пролета устройства. Если объединенный «открытый + полупроходимый» участок меньше БПЛА, то переходят к анализу соседних
«открытых» или «полупроходимых» участков.
Список литературы:
Ефанов В.Н., Мизин С. В., Неретина В. В. Управление полетом БПЛА в строю на основе координации взаимодействия группы летательных аппаратов // Вестник ГАТУ, 2013. № 1 (62). С. 114 - 121.
Каляев И.А., Гайдук А.Р., Капустян С.Г. Распределённые системы планирования действий коллективов роботов. — М.: Янус-К, 2002. — 292 с; Моисеев В.С. Групповое применение беспилотных летательных аппаратов: монография. - Казань: Редакционно-издательский центр «Школа», 2017. 572 с.
УДК 621.371
Мустаев А.Ф.
Магистрант факультета авионики, энергетики и инфокоммуникаций Уфимский государственный технический университет
(Россия, г. Уфа)
СРЕДСТВА ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ
Аннотация: в статье рассматривается средства поражения электронных компонентов, которые построены на основе взрывомагнитных генераторов.
Ключевые слова: взрывомагнитный генератор, электромагнитное поле, электромагнитный импульс, пробойр-п перехода, СВЧ-импульс.
Полупроводники, это самые распространённые электронные компоненты, они характеризуются высокой чувствительностью к внешним воздействиям и отрицательными температурными коэффициентами проводимости при нагреве.
Воздействие мощного СВЧ - импульса сопровождается пробоем р-п перехода или перехода Шотки.
Взрывомагнитные генераторы (ВМГ) представляют собой накопители энергии одноразового действия. Работают они по принципу пространственного сжатия магнитного потока под действием сверхвысоких давлений, образующихся при детонации взрывчатого вещества. Плотность генерируемой энергии может достигать до 100 Дж/см2, а удельная мощность 1013...1014 Вт/м3. В настоящее время ВМГ используется в боеприпасах, как ЭМ оружие ФП. ЭМБ калибра 100 мм имеет минимальный радиус поражения электронных датчиков около 200 м.
Установлено экспериментально, что при длительности импульса менее 10 нс на ИМС, приборы диапазона 1.10 ГГц выгорали, если энергия составляла 0,1.1 мкДж. При длительности импульса более 10 нс необходимо иметь большую энергию, т.к. сказываются потери на теплообмен.
