CC BY
7
51217.2016
7. Колесников И.В., Лебединский К.С. Пути композиционных полимерных материалов и смазок надежности машин" № 6.2017.
повышения трибологических характеристик в узлах трения. "Проблемы машиностроения и
© Морозов Н. В., 2022
УДК 621.391
Проценко Д.В.
магистрант 2 курса ВГУ, г. Воронеж, РФ Лютин В.И.
Кандидат технических наук, доцент ВУНЦ ВВС «ВВА»,
г. Воронеж, РФ
ОБРАБОТКА БОЛЬШИХ ДАННЫХ ПРИ ОБНАРУЖЕНИИ ОБЪЕКТОВ БЕСПИЛОТНЫМ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ ПРИ ОРИЕНТАЦИИ ПО РЕЛЬЕФУ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Аннотация
На основепроверки статистических гипотез синтезирован алгоритм определения координат беспилотного летательного аппарата и искомого объекта по результатам анализанаблюдаемых данных о рельефе земной поверхности. Проведён расчёт качества определения местоположения траектории беспилотного летательного аппарата, что позволило определить требования к точности измерения высот земной поверхности.
Ключевые слова
Проверка статистических гипотез, распознавание сигналов, беспилотный летательный аппарат.
Protsenko D.V.
2-year master's student of VSU, Voronezh, Russia Ljutin V. I.
Cand.Tech.Sci., senior lecturer MECS the Air Forces «MAA»
Voronezh, Russia
PROCESSING OF THE BIG DATA AT DETECTION OF OBJECTS BY THE PILOTLESS FLYING MACHINE AT ORIENTATION ON THE RELIEF OF THE TERRESTRIAL SURFACE
Annotation
On the basis of check of statistical hypotheses the algorithm of definition of co-ordinates of the pilotless flying machine and required object by results of the analysis of the observable data about a relief of a terrestrial surface is synthesised. Calculation of quality of definition of a site of a trajectory of the pilotless flying machine that has allowed to define requirements to accuracy of measurement of heights of a terrestrial surface is carried out.
Keywords
Check of statistical hypotheses, recognition of signals, the pilotless flying machine.
Необходимость проведения поиска объектов в труднодоступных и малонаселённых местностях, в частности, в арктических областях, где при действии полярных сияний [1] затруднительно определение координат беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и наземных объектов по сигналам от системы глобального позиционирования, а точности инерциальной навигационной системы [2,3] может оказаться
недостаточно, актуальным становится определение координат БПЛА и искомого наземного объекта по известным высотам земной поверхности.
Цель работы - повышение эффективности и качества определения местоположения траектории беспилотного летательного аппарата и точности определения координат искомого объекта по результатам измерения высот земной поверхности.
При ориентации по рельефу заданной области земной поверхности необходимо синтезировать алгоритм принятия решений о координатах БПЛА и искомого объекта по результатам анализа рельефа земной поверхности.
Знание абсолютной высоты прохода БПЛА над выбранным участком земной поверхности не принципиально, но важно знать отклонения измеряемых высот от их средних значений.Тем самым исключается неопределённость реальной высоты пролёта БПЛА.
На рисунке 1 показан пример размещения линии пути БПЛА и искомого наземного объекта на участке земной поверхности с размерами А х В .Известны высоты земной поверхности
, / = 0,1, 7 = 0, J, отмеченные кружками в узлах сетки с интервалами дискретизации Ах, Ау .По
значениям высот с применением интерполяции восстанавливается непрерывная функция высот к{х, у) земной поверхности.
Рисунок 1 - Размещение траектории БПЛА и искомого объекта Источник: разработано авторами
Под линией пути БПЛА через равные промежутки времени измеряются высоты земной поверхности ^, к = 1, К с координатами хк , ук. В каждой точке определяются значения скорости
движения БПЛА Ук, к = 1, К и углы между вектором скорости и направлением «Север-Юг» ак, к = 1, К
.При прямолинейной линии пути углы ак, к = 1, К одинаковы и равны а , а при равномерном движении
•• тттгттл Ук, к = 1, К у
скорости полёта БПЛА к также одинаковы и равны У .
На борту БПЛА размещены средства для автоматического поиска и обнаружения искомого объекта О с координатами х0 , у0 , вычисляемыми по известным координатам любой пары точек линии пути с
высотами ^ , $к+т, углами Рк, Рк+т между направлением «Север-Юг» и линиями визирования ^ ,
объекта O.
Так как связи с точкой отправки БПЛА нет, то после проведения измерений он возвращается назад для доставки собранных данных.
При выборе за начальное значение одного из известных значений высоты hf массива высот
заданного участка, при известных Vk, к = 1, K, ак, к = 1, K определяются координаты отсчётов высот, соответствующих результатам измерения, и по этим координатам вычисляются значения высот hk (i, j) с
помощью двумерной теоремы Котельникова.
Для определения положения реальной линии пути БПЛА для каждого шага наблюдения строятся
гипотезы H i = 0,1, j = 0, J о том, что первое измерение высоты под реальной линией пути
совпадает с точкой с координатами одного из известных значений высоты.
Результат измерениявысот БПЛА является многоэлементным, каждое равно сумме значения высоты БПЛА в каждой из точек и ошибки измерения, вызванной как собственными, так и внешними
шумами, и имеющей нормальное распределение с нулевым средним и дисперсией сг2.
Критерий принятия решения о положении линии пути БПЛА, соответствующего проверяемой гипотезе - максимум апостериорной вероятности проверяемой гипотезы, вычисляемой по формуле Байеса.
При равных априорных вероятностях проверяемых гипотезусловные (обратные) вероятности гипотез определяются через условную плотность распределения вероятностей наблюдения при условии справедливости проверяемой гипотезы.
Апостериорные вероятности гипотез определяются через сумму квадратов разностей измеренных высот с ожидаемыми эталонными.
Решение принимается в пользу той гипотезы, для которой минимальнасумма квадратов разностей
Hj : i, j = min j£ (sk — hk (i, j))21, i = ÖJ, j = 0J (1)
Выражение (1) представляет собой алгоритм принятия решения о положении линии пути БПЛА над выделенной областью земной поверхности.
После принятия решения о положении линии пути БПЛА ищутся координаты искомого объекта как решение стандартной планиметрической задачи о треугольнике с вершинами в точках O , s , s , углом
при вершине O равным ук = ßk+m — ßk, с известной стороной a между вершинами sk, sk+m и углами
при этих вершинах (р;, р .
Вероятность правильного решения о положении линии пути БПЛА определяется как вероятность различения сигналов и равна
1 ш Г1 / \~1м
Pnpa(i, j) = -,— J 1 + Ф 0 (Mj) + z) • exp {— z 72}- dz (2)
1 2 1 к
где Ф0 (г) = . Г ехр {- ?2/2}- & ; д(/, ]) =-- ^ \ (г, ])2 - параметр распознавания
л/2 -л 0 2 -а к=1
гипотез; М = (1 +1)- (^ +1) - число проверяемых гипотез.
По формуле (2) для пяти значений числа различаемых гипотез о положении линии пути БПЛА М =16, 64, 256, 1024, 4096 рассчитаны характеристики различения положений линии пути БПЛА, представляющие собой зависимости вероятности правильного определения гипотезы о положении линии пути от параметра различения проверяемой гипотезы. Графики характеристик приведены на рисунке 2.
Из графика видно, что вероятность правильного различения более, чем 0,9, имеет место при параметре различения не меньшем 25-ти для случая различения не более, чем 4096 положений линии пути.
Среднеквадратическое отклонение результатов измерения высот
проверяемой
Равно ah = {к 1 ^ К (/, j )2 )/2;
тогда из выражения для параметра различения среднеквадратическое отклонение помехи равно
гипотезыотносительное
а а
0.142л/К .
(3)
Рисунок 2 - Характеристики различения положений линии пути БПЛА Источник: разработано авторами
Следовательно, для обеспечения вероятности правильного решения не менее 0,9 при числе различаемых положений траектории БПЛА не более 4096 и при 50 измерениях высоты ошибка измерения высоты не должна быть более, чем среднеквадратическое отклонение высоты земной поверхности. Список использованной литературы:
1. Черноус, С. А. Навигация GPS/ГЛОНАСС в Арктике и полярные сияния: / С. А. Черноус // Вестник Мурманского государственного университета. - 2016. - Т. 19, №4. - С. 806-812.
2. Ярлыков, М.С. Статистическая теория радионавигации : / М. С. Ярлыков - М. : Радио и связь, 1985. - 345 с.
3. Баклицкий В.К. Корреляционно-экстремальные методы навигации и наведения. ТО «Книжный клуб», 2009, 360 с.
© Проценко Д. В., Лютин В.И., 2022
УДК 62
Соловьева М.В.
Академия водного транспорта РУТ (МИИТ) Научный руководитель: Загртденов Р.Р.
к.т.н., Академия водного транспорта РУТ (МИИТ)
г. Москва
КОНСТРУКЦИИ ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ЭКРАНОВ ПО СНИЖЕНИЮ ПЫЛЕОБРАЗОВАНИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЕНТОЧНЫХ КОНВЕЙЕРОВ С СЫПУЧИМИ ГРУЗАМИ
В РЕЧНЫХ И МОРСКИХ ПОРТАХ
Аннотация
Актуальность темы, это уменьшение влияния на организм вредоносных концентраций пыли и
