Оперативное управление беспилотным вертолетом для обеспечения экстренной безопасной посадки на необорудованную площадку

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассматривается задача обеспечения экстренной посадки беспилотного вертолета, совершающего полет в некотором районе целевого применения. Предложен двухэтапный алгоритм поиска площадки, пригодной для посадки с учетом набора требований. На первом этапе с помощью цифровой карты местности, размещенной на борту беспилотного вертолета, рассчитывается маршрут обхода площадок, потенциально пригодных для посадки с точки зрения особенностей рельефа поверхности. Формирование маршрута достигнуто путем последовательного решения статических задач оптимизации с целью минимизации средних потерь, возникающих при перелете от одной посадочной площадки до другой. На втором этапе, реализуемом непосредственно в процессе движения по рассчитанному маршруту, осуществляется окончательный выбор посадочной площадки на основе обработки данных георадара для подтверждения требований по плотности грунта в месте посадки. Для оценки пригодности посадочной площадки требованию плотности грунта использован нейросетевой классификатор на базе двухслойного персептрона.

Рассмотрен пример, иллюстрирующий работу предложенного алгоритма, как в условиях вычислительного эксперимента, так и при выполнении серии летных экспериментов.

Об авторах

В. Н. Евдокименков

Московский авиационный институт (национальный исследовательский ун-т)

Автор, ответственный за переписку.
Email: pavel-ermakov-1998@mail.ru
Россия, Москва

П. Г. Ермаков

Московский авиационный институт (национальный исследовательский ун-т)

Email: pavel-ermakov-1998@mail.ru
Россия, Москва

А. А. Гоголев

Московский авиационный институт (национальный исследовательский ун-т)

Email: pavel-ermakov-1998@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Цуканов И.Р., Азман А.В. Решаемые проблемы, преимущества и перспективы развития беспилотных вертолетов // Изв. ТулГУ. Технические науки. 2022. Вып. 9.
  2. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений. М.: Физматгиз, 1962. 352 с.
  3. Андреев М.А., Миллер А.Б., Миллер Б.М., Степанян К.В. Планирование траектории беспилотного летательного аппарата в сложных условиях при наличии угроз // Изв. РАН. ТиСУ. 2012. № 2. С.166–176.
  4. Гончаренко В.И., Желтов С.Ю., Князь В.А., Лебедев Г.Н., Михайлин Д.А., Царева О.Ю. Интеллектуальная система планирования групповых действий беспилотных летательных аппаратов при наблюдении наземных мобильных объектов на заданной территории // Изв. РАН. ТиСУ. 2021. № 3. С. 39–56.
  5. Себряков Г.Г., Красильщиков М.Н., Евдокименков В.Н. Алгоритмическое и программно-математическое обеспечение предполетного планирования групповых действий беспилотных летательных аппаратов // Фундаментальные проблемы группового взаимодействия роботов: материалы отчетного мероприятия РФФИ по конкурсу “офи-м” (тема 604) в рамках международной научно-практической конф. Волгоград, 2018. С. 30–32.
  6. Evdokimenkov V.N., Krasilshchikov M.N., Kozorez D.A. Development of Pre-flight Planning Algorithms for the Functional-program Prototype of a Distributed Intellectual Control System of Unmanned Flying Vehicle Groups // INCAS Bulletin. 2019. V. 11. № 1. P. 75–88.
  7. Rafiqul A., Mesbah A. Ground Penetrating Radar for Measuring Thickness of an Unbound Layer of a Pavement // Advances in Intelligent Systems and Computing. 2018. V. 598. P. 160–167.
  8. Leucci G. Ground Penetrating Radar: The Electromagnetic Signal Attenuation and Maximum Penetration Depth // Scholarly Research Exchange. 2008. V. 2008. https://doi.org/10.38114/2008/926091
  9. Booth A.D, Koylass T.M. Drone-mounted Ground-penetating Radar Surveying: Flight-Height Considerations for Diffraction-based Velocity Analysis // GEOPHYSICS. 2021. V. 87. № 4. https://doi.org/10.1190/geo2021-0602.1 Zakriya M., Elfadel I., Rasras M. Monolitic Multi Degree of Freedom (MDoF) Capacitive MEMS Accelerometers // Micromachines. 2018. V. 9. № 11. https://doi.org/0.3390/mi9110602
  10. Quinchia A., Falco G., Faletti E., Dovis F. A Comparison Between Different Error Modelling of MEMS Applied to GPS / INS Integrate Systems // Sensors (Basel). 2013. V. 13. №. 3. P. 9549–0588. https://doi.org/10.3390/s130809549
  11. Liu Hong Dan, Shu Xiong Ying, Li Xi Sheng. Application Of Strongly Tracking Kalman Filter In MEMS Gyroscopes Bias Compensation // 6th Intern. Conf. on Advanced Materials and Computer Science. ISAMCS, Rome, 2017. https://doi.org/10.23977/icamcs.2017.1004
  12. Parra-Tsunekawa I., Ruiz-del-Solar J., Vallejos P. A Kalman-filtering-based Approach for Improving Terrain Mapping in off-road Autonomous Vehicles // J. Intelligent & Robotic Systems. 2014. V. 78. P. 577–591. https://doi.org/10.1007/s10846-014-0087-9
  13. Rullán-Lara J., Salazar S., Lozano R. Real-time Localization of an UAV Using Kalman Filter and a Wireless Sensor Network // J. Intelligent & Robotic Systems. 2012. V. 65. P. 283–293. https://doi.org/10.1007/s10846-011-959908
  14. Kim K., Lee L., Park C. Adaptive Two-stage Extanded Kalman Filter for a Fault-tolerant INS-GPS Loosely Coupled Systems // IEEE Translations on Aerospace and Electronic Systems. 2009. V. 45. № 1. P. 125–137. https://doi.org/10.1109/TAES.2009.4805268
  15. Веремеенко К.К., Желтов С.Ю., Ким Н.В., Себряков Г.Г , Красильщиков М.Н.. Современные информационные технологии в задачах навигации и наведения беспилотных маневренных летательных аппаратов. М.: Физматлит, 2009. 556 с.
  16. Dah-Jing Jwo, Chung F., Tsu-Pin Weng. Adaptive Kalman Filter for Navigation Sensor Fusion, Sensor Fusion and Its Applications, Ciza Thomas (Ed.), ISBN: 978-953-307-101-5, InTech. 2010. P. 488. https://doi.org/10.5772/9957
  17. Shuttle Radar Topography Mission. URL: https://www2.jpl.nasa.gov/srtm/.
  18. OpenStreetMap. URL: https://www.openstreetmap.org .
  19. Гринев А.Ю. Вопросы подповерхностной радиолокации. М.: Радиотехника, 2005. 416 c.
  20. Изюмов С.В., Дручинин C.В., Вознесенский А.С. Теория и методы георадиолокации: Учебное пособие. М.: Горная книга, Изд. Московского гос. горного ун-та, 2008. 196 с.
  21. Сухобок Ю.А. Совершенствование методики георадарного обследования грунтовых объектов транспортной инфраструктуры: дис... канд. техн. наук: 05.23.11. Хабаровск, 2014. 165 c.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).