Стр. 4 - В.Н. Казьмин, В.П. Носков - Объемное зрение в системе навигационного обеспечения беспилотного летательного аппарата

случае траектория полета известна приблизительно, точно известны

точки старта и посадки, а также последовательность промежуточных

точек (или их окрестности) обязательного посещения, траектория меж-

ду которыми должна строиться и корректироваться в процессе полета

по данным бортовых устройств с учетом конфигурации окружающего

пространства, координат текущего положения и целевой на данный

момент промежуточной точки. Таким образом, бортовая система авто-

номного управления должна содержать средства формирования трех-

мерной объемной модели окружающего пространства, состоящей из

подмножества запрещенных для полета положений БПЛА, соответ-

ствующих препятствиям, подмножества разрешенных для полета по-

ложений, соответствующих свободному от препятствий пространству,

и двух положений, принадлежащих подмножеству разрешенных поло-

жений и соответствующих текущему и целевому положениям БПЛА.

Такая модель позволяет на подмножестве разрешенных положений

между текущим и целевым положениями находить безопасную траек-

торию [3], которая затем может быть отработана традиционным авто-

пилотом. Для формирования трехмерной модели окружающего про-

странства БПЛА, так же как и для наземных мобильных транспорт-

ных роботов, в качестве системы технического зрения (СТЗ) можно

использовать 3D лазерный сенсор [4], но со сферической или близкой

к сферической форме зоной обзора.

В настоящее время существующие 3D лазерные сенсоры имеют ма-

лые углы обзора, неприемлемые для нашего случая массогабаритные

характеристики и малодоступны. Трехмерный лазерный сенсор можно

также получить из 2D лазерного сенсора, закрепив его на управляе-

мом поворотном устройстве (сканаторе), что также приводит к непри-

емлемым массогабаритным характеристикам. Приемлемым решением

является жесткое закрепление малогабаритного 2D лазерного сенсо-

ра на аппарате так, чтобы плоскость сканирования была вертикаль-

на, а получение дополнительной степени сканирования осуществлять

за счет управляемого вращения аппарата вокруг вертикальной оси.

Например, 2D лазерный сенсор UTM-30LX, имеющий сектор скани-

рования 270

◦

, можно разместить так, что конструкции аппарата будут

находиться в “мертвой” зоне, а зона обзора при вращении аппарата бу-

дет соответствовать сфере без верхнего конуса с телесным углом 90

◦

(рис. 2), что вполне достаточно для формирования трехмерной модели

полетного пространства.

Для нахождения траектории в разрешенном для полета простран-

стве необходимо знать текущее положение БПЛА (целевые положения

заданы и известны). Как уже отмечалось ранее, угловые положения

аппарата определяются блоком инерциальных датчиков, которые по-

зволяют измерить абсолютные крен и дифферент и относительный

116

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012