Trafic Alertand Collision Avoidance System – 3D-видеосистемы предупреждения столкновения БЛА с препятствиями.
Проект создания 3D-видеосистемы предупреждения столкновения БЛА с препятствиями на основе математических алгоритмов распознавания и динамического анализа разностных изображений, реализуемый ООО «Гратон-СК», направлен на разработку и внедрение алгоритмов, а также видеосистемы на их основе для поиска препятствий и предотвращения столкновения с ними беспилотных летательных аппаратов.
Разрабатываемая система представляет собой оптический тракт, включающий в себя фокусирующий объектив и детектор излучения, а также программируемую логическую интегральную схему для приема и обработки изображений и выдачи корректирующих команд в управляющие системы беспилотного летательного аппарата (БЛА). Новизна заключается в разработке нового комбинированного алгоритма обработки изображений в режиме реального времени на основе контурного анализа и частотной фильтрации разностных изображений с помощью
быстрого Фурье-преобразования (БФП).
К отличительным особенностям видеосистемы, разрабатываемой с использованием данного алгоритма, можно отнести:
- пассивный режим наблюдений, то есть не требующий активного зондирования подстилающей поверхности, а, следовательно, и источников излучения;
- отсутствие необходимости наличия геолокационных данных;
- возможность обнаружения протяженных препятствий с малым угловым размером вдоль одной из осей, таких как провода.
Отсутствие необходимости наличия геолокационных данных позволяет существенно повысить автономность летательного аппарата, что особенно важно в случае применения БЛА в удаленных районах с плохими условиями связи. Использование пассивного режима наблюдений без зондирования местности позволяет упростить саму систему (из-за отсутствия необходимости использования источника излучения), а также сделать БЛА менее заметным. Особый акцент в проекте делается именно на поиск малых объектов, поскольку практически все
существующие
автоматические системы по предотвращению столкновений летательных аппаратов с препятствиями неспособны различать объекты с малым угловым размером по любой из осей. Обнаружение такого рода препятствий критически важно, особенно в городских условиях с большим количеством различных электрокоммуникаций.
В состав разрабатываемого изделия входит оптический тракт, формирующий изображения, а также блок электроники на основе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), реализующий прием и обработку поступающих данных в режиме реального времени и выдающий корректирующие команды в управляющие системы БЛА. Основным функциональным назначением разрабатываемой системы является формирование корректирующих команд БЛА для предотвращения столкновения с препятствиями, включая объекты с малым угловым размером вдоль
одного из направлений, на основе обработки изображений в реальном времени. Разрабатываемая система отличается малыми габаритами, весом и энергопотреблением. Еще одной отличительной особенностью разрабатываемой системы является ее полная автономность – она автоматически формирует коррекцию полетного задания.
Предварительные параметры разрабатываемой 3D-видеосистемы предупреждения столкновения БВС с препятствиями в "бюджетном" исполнении.
Масса, не более, кг × мм × мм |
1
|
Габариты, не более, мм × мм × мм |
200 × 100 × 100
|
Энергопотребление, не более, Вт |
6 |
Режим работы |
автономный
|
Минимальный угловой характерный размер обнаруживаемого препятствия, не более, угловых минут |
1 |
Быстродействие, кадров/сек |
30 ÷ 100 |
|
Предварительные параметры разрабатываемой 3D-видеосистемы предупреждения столкновения БВС с препятствиями в исполнении для индустриального использования.
Масса, не более, кг × мм × мм |
0,5 ÷ 0,7 |
Габариты, не более, мм × мм × мм |
100 × 100 × 100 |
Энергопотребление, не более, Вт |
4 ÷ 5 |
Режим работы |
автономный |
Минимальный угловой характерный размер обнаруживаемого препятствия, не более, угловых минут |
0,1 ÷ 0,5 |
Быстродействие, кадров/сек |
> 100 |
|
К наиболее перспективным сферам применения с нашей точки зрения можно отнести следующие:
- геодезия (картография);
- энергетика и добыча полезных ископаемых;
- экстренные службы (пожарные, полиция и т.д.)
- сельское хозяйство;
- экология и природоохранные мероприятия;
- СМИ и медиа;
- транспортировка и доставка.
С учетом относительно низкой стоимости разрабатываемого изделия, целесообразным является оснащения подобными системами любых коммерческих БЛА.
- Разработка 3D-видеосистемы предупреждения столкновения БЛА с препятствиями на основе математических алгоритмов распознавания и динамического анализа разностных изображений ведётся при поддержке Федерального государственного бюджетного учреждения «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере» (Фонд содействия инновациям) http://fasie.ru .
Пример контурного анализа серии кадров:
Патента на изобретение "Способ и видеосистема предупреждения столкновения летательного аппарата с препятствиями"
|