CC BY
31
УДК 528.083; 681.783
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-3-345-348
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОДОЛИТОВ
О.В. Маслова, Л.В. Лаврентьева
Рассмотрено применение оптических и оптико-электронных теодолитов при проведении измерений.
Ключевые слова: теодолиты, измерительные средства, оптические теодолиты, измерения, погрешность.
Для широкой группы измерений, в том числе при решении тактико-технических задач, как в мирное, так и в военное время, активно применяются различного рода приборы, в числе которых заметное место занимают теодолиты - высокоточные геодезические измерительные приборы, предназначенные, в первую очередь, для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Помимо ориентирования на местности, топографической съемки, разработки и уточнения карт, подготовки строительных работ, в военном деле теодолиты также используются для наблюдения за различными объектами, включая объекты противника. При этом многовековая эволюция изучаемого измерительного прибора привела к появлению различных модификаций - электронных и кинотеодолитов. Оптические же теодолиты используются, начиная с ХУШ века, и с тех пор их конструкция существенных изменений не претерпела.
В результате, различные виды теодолитов имеют различные наборы преимуществ и недостатков в сравнении с прочими измерительными приборами. Кроме того, в известной степени по ряду характеристик они конкурируют между собой, так, в определенных случаях целесообразно предпочесть оптический теодолит электронному, и наоборот.
Стоит отметить, что выбор оптического теодолита, как правило, диктуется классом решаемых задач; в частности, на рынке представлены разные модели с различной точностью, а представленные высокоточные оптические теодолиты обеспечивают точность измерений, достаточную для решения большого числа технико-тактических задач - средняя квадратическая ошибка при проведении горизонтального угла у такого прибора составляет около 1", при этом зрительная труба обеспечивает увеличение не менее в 40 раз. Основными преимуществами теодолита являются: надежность, широкий диапазон рабочих температур и достаточно точные измерения при любых погодных условиях [1].
Исследованию погрешностей измерений углов теодолитами уделено достаточно внимания. Так у оптических теодолитов типа 0Т-02 и Т2 в своё время были выявлены угломерные ошибки, зависящие от положения подставке на штативе [2, с.45]. Преимущества и недостатки оптических теодолитов приведены в табл. 1.
Таблица1
Преимущества и недостатки оптических теодолитов_
Преимущества Недостатки
Проверенная временем и продолжительным использованием надежность и долговечность Трудоемкость замеров, значительные затраты времени, необходимого для их осуществления
Невысокая себестоимость, прежде всего, в сравнении с электронными измерительными приборами Затруднение измерений в темное время суток
Возможность бесперебойной работы в условиях низких и высоких температур в широком диапазоне Зависимость точности получаемых данных от человеческого фактора (профессионализма оператора, его усталости, наличия проблем со зрением)
Автономность работы (не требуется источник электрического питания)
Независимо от климатических условий одинаковая точность измерений
Блочно-модельная структура позволяет заменить вышедший из строя блок, модель, что сокращает время и финансовые затраты на ремонт
Компактность большинства известных моделей
Впрочем, большую точность измерений, а также низкие риски погрешностей, связанных с человеческим фактором, обеспечивают электронные приборы, включая электронные теодолиты. Преимущества и недостатки данной группы теодолитов сведены в табл. 2.
Для цифровых (электронных) теодолитов ошибки практически не характерны - они могут быть обусловлены лишь воздействием экстремальных температур, сильных магнитных или электрических излучений (в последнем случае имеет место нарушение условий использования прибора). Более совершенные приборы будут, очевидно, исключать и такие ошибки. Впрочем, данная группа теодолитов уступает оптическим (не электронным) измерительным приборам в части автономности и мобильности, а отдельным электронным измерительным приборам, например, роботизированному тахеометру, в максимальной дальности. Поскольку в устройстве электронного теодолита отсутствует светодальномер, для обеспечения более высокой точности и дальности измерений расстояний, для решения соответствующих технико-тактических задач, рекомендуется использовать электронный теодолит в сочетании с лазерным дальномером [3, с.175].
При осуществлении замеров на относительно небольших расстояниях, теодолиты более предпочтительны, чем тахеометры, в том числе потому, что они не требуют постоянного подключения к электрической сети (могут использоваться батарейки), а также к ним не предъявляются высокие требования по программному обеспечению.
Впрочем, для решения определенных классов тактико-технических задач, не подойдут в полной мере ни электронные теодолиты, ни другие электронные измерительные приборы, в частности, тахеометры.
Таблица2
Преимущества и недостатки электронных теодолитов_
Преимущества Недостатки
Электронный дисплей исключает ошибку снятия отчета Высокая зависимость от температурных условий (жидкокристаллический дисплей замерзает при температуре ниже -200С)
Оперативность и невысокая трудоемкость измерений Уступают в максимальной дальности некоторым электронным измерительным приборам, в частности, роботизированному тахеометру
Удобство работы, возможность осуществления замеров в темное время суток Низкая автономность работы (необходим доступ к электрической сети для зарядки аккумуляторов)
Отсутствие необходимости в привлечении к измерениям высококвалифицированных операторов Значительная себестоимость в сравнении с аналоговыми измерительными приборами
Не оборудованы лазерными дальномерами, применение которых позволило бы повысить точность измерений
Оптические и оптико-электронные средства (комплексы, системы, станции) широко применяются на многих научно-исследовательских испытательных полигонах и лабораторно-испытательных базах полигонов, космодромах, испытательных площадках [4, с.30]:
при доводочных (летных) испытаниях ракетно-космической и авиационной техники; при отработке образцов вооружения и военной техники для точного определения координат (азимута, угла места, дальности, а также их первых производных) летательных аппаратов; при полигонных испытаниях боеприпасов; при стендовых испытаниях морских торпед; при фиксировании траектории падения ракет;
при определении промаха при стрельбе по воздушным и морским целям; при обнаружении стартовых позиций и запусков ракет дальнего действия; при обработке результатов измерений и их регистрации.
По значениям внешнетраекторных параметров полета испытуемых объектов (координаты, вектор скорости, угловые положения в пространстве и т.д.) оценивается качество их функционирования, выявляются причины, обусловившие возникновение нештатных ситуаций [5]. Другой сферой применения средств высокоточных траекторных измерений являются испытание и калибровка вновь создаваемых радиолокационных станций и оптико-электронных комплексов.
Для измерения угловых координат объекта используют классические процедуры измерения и обработки, которые применяются в современных цифровых телевизионных теодолитах. Метод прямых измерений применяется для определения угловых координат визирных линий теодолитного поста с полем зрения 20°*20° по показаниям откалиброванных угловых датчиков. Метод косвенных измерений применяется для определения угловых координат цели путем вычисления смещения отметки цели по отношению к главной точке снимка. Для уменьшения влияния поправок на погрешность измерений на этапе послесеансной обработки применяется метод совокупных измерений минимизирующий влияние невязок на результат измерений. Наиболее существенными поправками, определяющими погрешность измерений, являются поправки на параллакс и рефракцию, астигматизм и дисторсию, наклон матриц широкоугольных каналов, смещение главной точки снимка, неточное измерение фокусного расстояния, приближение к зениту.
Горизонтирование теодолита производится перед каждым использованием для обеспечения вертикальности азимутальной оси вращения теодолитных постов. Проведение калибровочных сеансов измерений (сеансов измерений показаний инклинометра и опорных ориентиров для расчета калибровочных поправок) в зависимости от времени проведения испытаний и погодных условий можно проводить по опорным вехам и/или по звездам. Съемка ориентиров проводится до и/или после сеанса измерений при условии видимости ориентиров без изменения углового положения визирных линий теодолитного поста. В случае благоприятных метеоусловий съемку ориентиров проводят как перед сеансом измерений, так и после него.
Сеансы съемки ориентиров с высоким качеством могут быть получены только при их прогреве относительно окружающего теплового фона местности, что происходит в большей степени в летнем периоде. В остальное время года значительное количество сеансов ориентиров имеет низкое качество, либо не пригодно для обработки. Это обстоятельство не позволяет произвести качественное уточнения базовых параметров формирования сеанса измерений разворота матрицы и фокусного расстояния, что в дальнейшем не может обеспечить паспортную точность вычисления углового направления на характерную точку объекта. Значимость погрешности вычисления фокусного расстояния может быть оценена по
её влиянию на точность определения поправки наведения для нулевых значений угла места и разворота матрицы по формуле (1):
Аа^ = А//г, (1)
где Аа/г (радиан) - погрешность вычисления угловой координаты, если г = х для азимута, если г = у для угла места; А/ - погрешность вычисления фокусного расстояния; г - обобщённая координата характерной точки (х или у); / - фокусное расстояние.
Значимость погрешности вычисления разворота матрицы может быть оценена по формулам (2)
и (3):
по азимуту
п А
АяУ = 60 д / ' ) К, (2)
7
по углу места
n А
АА = 60-^ I, (3)
7 N f y
yj
где Ay - погрешность вычисления разворота матрицы, угловые минуты; nx, ny - координаты характерной точки, пиксель; е0 - угол места оптической оси; Nx Ny - размеры матрицы, пиксель; lx,, ly - размеры матрицы, мм; / - фокусное расстояние, мм.
Анализ формул (1), (2), (3) показывает, что уменьшить ошибки определения поправок наведения можно путём минимизации погрешности вычисления уточнённых значений фокусного расстояния и разворота матрицы за счёт улучшения качества проведения съёмки и обработки сеансов ориентиров.
Также следует отметить, что погрешности поправок наведения из-за ошибок в вычислении фокусного расстояния и разворота матрицы зависят от координат характерной точки х и у на кадре. При этом погрешности имеют переменный характер, как по величине, так и по знаку в зависимости от места нахождения характерной точки на кадре, и входят они в вычисление практически всех остальных поправок в угловое направление визирной оси. Такие погрешности не могут быть скорректированы без максимально точного уточнения значений разворота матрицы и фокусного расстояния. Для тепловизионного канала теодолита возникает необходимость определения эталонного значения разворота матрицы, диапазона изменения рассчитываемых значений разворота матрицы и их влияния на точность вычисления углового направления на характерную точку объекта.
Таким образом, при проведении измерений возникает необходимость поиска (определения) дополнительных способов уточнения значений базовых параметров основного сеанса измерений в условиях низкого качества или отсутствия сеансов ориентира.
Цифровые (электронные) теодолиты являются одними из наиболее эффективных измерительных приборов для проведения траекторных измерений. Они характеризуются универсализмом, надежностью и практичностью, а вариативный модельный и типологический ряд позволяет подобрать из семейства теодолитов прибор, наиболее подходящий для решения конкретной тактико-технической задачи.
Список литературы
1. Крашенинников А., Печеркин П., Худорожков Е. Краткий обзор геодезических инструментов. Преимущества и недостатки // ТехНАДЗОР, 2016, № 3. С. 91-92.
2. Желтко Ч.Н., Д.А.Гура, Шевченко Г.Г., Пастухов М.А. История проблемы исследования погрешностей измерений углоизмерительных проборов // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка, 2013, № 5. С. 43-45.
3. Шишкина В.А., Чернова Н.В., Шевченко А.А., Пенсаков Г.И. Сравнительный анализ современных электронных теодолитов, тахеометров и лазерных дальномеров // Научные труды КубГТУ, 2016, №12. С. 170-179.
4. Додонов А.Г., Путягин В.Г. Наземные оптические, оптико-электронные и лазерно-телевизионные средства траекторных измерений // Математические машины и системы, 2017, №4. С. 3056.
5. Кучеров А.С. Измерительно-вычислительный комплекс для натурных экспериментов: учебн. пособ. / Кучеров А.С., Путятин В.Г., Сердюк В.Г. Киев: КВИРТУ ПВО, 1992. 302 с.
Маслова Оксана Владимировна, научный сотрудник, vida89@yandex.ru, Россия, Знаменск, Научно-испытательный центр,
Лаврентьева Людмила Викторовна, научный сотрудник, lavrenteva66@mail.ru, Россия, Зна-менск, Научно-испытательный центр
APPLICATION OF THEODOLITES
O.V. Maslova, L.V. Lavrent'eva
The application of optical and optoelectronic theodolites during measurements is considered. Key words: theodolites, measuring instruments, optical video theodolites, measurements, error rate.
Maslova Oksana Vladimirovna, senior researcher, vida89@yandex. ru, Russia, Znamensk, Research and Testing Center,
Lavrent'eva Ludmila Viktorovna, senior researcher, lavrenteva66@mail. ru, Russia, Znamensk, Research and Testing Center
УДК 004.891.2
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-3-348-352
ИДЕНТИФИКАЦИЯ НЕТИПОВЫХ СЦЕНАРИЕВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОБИЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ НА БАЗЕ КОРОТКИХ ТЕКСТОВ
П.А. Савенков
Целью работы является исследование особенностей коротких пользовательских текстов, источников текстовых данных, методов их предобработки на мобильном устройстве, а также способов формирования векторных представлений по текстовым данным для дальнейшей идентификации изменений в сценариях использования мобильных устройств. Обнаружение изменений, по набираемым пользователями текстовым данным, обеспечит своевременное реагирование администратора системы, что позволит сохранить целостность целевых данных.
Ключевые слова: Big Data, UBA, SIEM, DLP, MDM, аномальная активность, поведенческий анализ, мобильный контроль.
Существующие в данный момент системы контроля деятельности сотрудников (DLP, UBA, SIEM), применяющиеся на стационарных ПК, имеют достаточно широкие возможности в области сбора данных, их анализа, формирования и дальнейшего предоставления агрегированной информации ИБ-специалисту или администратору системы в виде разнообразных отчетов, и реагирования на инциденты [1]. Данные достоинства нельзя отнести к решениям, осуществляющим контроль деятельности сотрудников, использующих мобильные устройства (MDM), где разработка в данном направлении только начинается, а существующие системы (Стахановец мобильный контроль, НИИ СОКБ SafePhone, Hubex) имеют на сегодняшний день, только ограниченные возможности сбора данных и практически полное отсутствие методов их анализа, что снижает качество предупреждения ИБ - инцидентов и увеличивает сроки их ликвидации [2].
Развитие решений в области мобильного контроля обусловлено тенденцией перехода на мобильные рабочие места. Однако в данный момент автоматизированный анализ остается недоступным для большинства задач. Перенос акцента выполнения части задач на мобильные устройства спровоцировал появление информационных каналов, неконтролируемых существующими программными решениями [3]. Анализ текстов не является исключением.
Автоматизированный анализ текстовых данных, обрабатываемых на мобильных рабочих станциях пользователями, позволит идентифицировать изменения в сценариях использования мобильного устройства, что предоставит администратору системы возможность контроля отклонений в деятельности сотрудников, акцентируя внимание только на подозрительной активности.
1. Особенности пользовательских текстов. Текстовые данные, обрабатываемые на мобильных устройствах пользователей, имеют определенные особенности. Анализ обрабатываемых на мобильных устройствах текстов отличается от анализа, производимого стационарными DLP, UBA и SIEM системами.
Ввиду отличий в сценариях использования мобильных устройств от ПК, а также в обрабатываемых на устройствах данных, был проведен детальный анализ наборов пользовательских текстов, ранее собранных с мобильных устройств при помощи мобильного приложения - агента.
Установлено, что наиболее информативными являются следующие информационные каналы:
1) Социальные сети;
2) Браузеры;
3) Мессенджеры.
