10.14489/vkit.2016.06.pp.018-026

DOI: 10.14489/vkit.2016.06.pp.018-026

Свиридов В. П., Сбродов В. В., Лазарев Н. Ю., Лазарев Ю. Н.
МУЛЬТИСЕНСОРНАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ ОРИЕНТАЦИИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ОТНОСИТЕЛЬНО ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
(c. 18-26)

Аннотация. Рассмотрена модель мультисенсорной измерительной системы, содержащей четыре видеосенсора, установленных под заданными углами, каждый из которых измеряет вектор скорости движения изображения подстилающей поверхности в центральной зоне своей фокальной плоскости. Система образует две дифференциальные схемы измерения углов ориентации, на которые попарно подаются сигналы видеосенсоров. Приведены аналитические выражения и расчетные характеристики системы. На основе компьютерной модели дана оценка погрешности измерения.

Ключевые слова: движение изображения; корреляционные измерения; видеосенсор; мультисенсорная система; компьютерное моделирование.

Sviridov V. P., Sbrodov V. V., Lazarev N. Yu., Lazarev Yu. N.
MULTI-SENSOR SYSTEM FOR MEASURING ANGULAR ORIENTATION OF A SPACECRAFT RELATIVE TO THE UNDERLYING SURFACE
(pp. 18-26)

Abstract. In this paper we consider a model of the onboard information-measuring system for navigation and guidance of aerospace systems based on visual information. The system uses multi-sensor probe, consisting of four image sensors, installed under the specific constructive angles. Special correlation algorithm used to measure the speed of movement of the image in the focal plane of each image sensor. Obtained measurement data are processed in pairs of two differential circuits. This structure of information-measuring system allows to increase the reliability and accuracy of determining the angles of orientation of the device. A mathematical model of the system for orbital spacecraft that monitor the underlying surface the Earth. Analytical dependences of motion image of design parameters and the angular orientation spacecraft. A computer model the system is based on standard modules MATLAB image processing. The simulation results allow you to select the optimal settings of design parameters and to receive a comparative assessment of measurement errors for different ways a correlation peak interpolation. Thus, the article proves the possibility of creating on-Board information-measuring system for determining the angular orientation of an Autonomous vehicle based on multi-camera-based sensor that measures a speed of motion images in a relatively small areas observed underlying surface.

Keywords: Motion of image; Correlation measurements; Video-sensor; Multi-sensor systems; Computer simulation.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

В. П. Свиридов, В. В. Сбродов,Н. Ю. Лазарев (Самарский государственный технический университет)
Ю. Н. Лазарев (Самарская академия государственного и муниципального управления) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Eng

V. P. Sviridov, V. V. Sbrodov, N. Yu. Lazarev (Samara State Technical University)
Yu. N. Lazarev (Samara Academy of State and Municipal Management) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Автономная навигация космических аппаратов / Г. П. Аншаков и др.; под общ. ред. А. Н. Кирилина. Самара: Изд-во ГНП РКЦ «РКЦ-Прогресс», 2011. 486 с.
2. Переславцева Е. Е., Филиппов М. В. Двухфазная оценка ядра для устойчивого к ошибкам восстановления изображения, смазанного при движении // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2012. Спец. вып. 2: Программная инженерия. С. 136 – 148.
3. Ким Н. В., Степанова Н. В. Определение углов крена и тангажа беспилотного летательного аппарата на основе обработки и анализа последовательности изображений подстилающей поверхности // Авиакосмическое приборостроение. 2006. № 8. С. 18 – 23.
4. Синезис. Видеоаналитика: офиц. сайт [Элект-ронный ресурс]. URL: http://synesis.ru/blog/article/bu-dushhee-sistem-videonablyudeniya:-mnogokamernoe-sopro-¬ vozhdenie (дата обращения: 13.04.2016).
5. Сырямкин В. И., Шидловский В. С. Корреля-ционно-экстремальные радионавигационные системы. Томск: Изд-во Томского ун-та, 2010. 316 с.
6. Баклицкий В. К. Корреляционно-экстремальные методы навигации и наведения. Тверь: Книжный клуб, 2009. 360 с.
7. Методы бесконтактного измерения скорости движения изображения / В. В. Сбродов и др. // Авиакосмическое приборостроение. 2014. № 8. С. 30 – 40.
8. Лазарев Н. Ю. Разностно-корреляционный метод измерения движения изображения // Междунар. науч.-исслед. журнал. 2014. № 3(22), ч. 2. С. 33 – 35.
9. Миронова Т. В. Анализ деформаций, оптических неоднородностей и дисторсионных искажений с помощью искусственных спеклов в цифровой фотографии: автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук: 01.04.05. М., 2012. 16 с.
10. Лазарев Н. Ю., Лазарев Ю. Н. Моделирование субпиксельной аппроксимации корреляционного пика // Актуальные тренды регионального и местного развития: сб. ст. по материалам II (X) Междунар. науч.-практ. конф. / САГМУ. Самара, 2015. С. 130 – 134.
11. Лазарев Н. Ю., Лазарев Ю. Н. Автокорреляционная оценка динамики изображений // Материалы VI Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием: сб. ст. / под ред. проф. В. К. Семёнычева / САГМУ. Самара, 2014. Т. 1. С. 125 – 130.
12. Свиридов В. П., Лазарев Н. Ю. Использование рекурсивных методов в распознавании и корреляционной привязке изображений // Актуальные проблемы информационной безопасности. Теория и практика использования программно-аппаратных средств: материалы VII Всерос. науч.-техн. конф. / СамГТУ, 20–21 марта 2014 г. Самара, 2014. С. 55 – 60.

Eng

1. Kirilin A. N. (Ed.), Anshakov G. P. (2011). Autonomous navigation of the spacecrafts. Samara: Izdatel'stvo GNP RKTs «RKTs-Progress». [in Russian language]
2. Pereslavtseva E. E., Filippov M. V. (2012). The two-phase core assessment for sustainable to the errors reconstruction of the blurred by the motion images. Vestnik MGTU im. N. E. Baumana. Seriia Priborostroenie, (Special Issue 2). Program engineering, pp. 136-148. [in Russian lan-guage]
3. Kim N. V., Stepanova N. V. (2006). Determination of roll and pitch angles of unmanned aerial vehicle based on the processing and analysis of the sequence of images of the underlying surface. Aviakosmicheskoe priborostroenie, (8), pp. 18-23. [in Russian language]
4. Synesis. Video analytics: official site. Available at: http://synesis.ru/blog/article/budushhee-sistem-videonab-lyudeniya:-mnogokamernoe-sopro-vozhdenie (Accessed: 13.04.2016). [in Russian language]
5. Syriamkin V. I., Shidlovskii V. S. (2010). Correlation-extreme navigation systems. Tomsk: Izdatel'stvo Tomskogo universiteta. [in Russian language]
6. Baklitskii V. K. (2009). Correlation-extreme methods of navigation and aiming. Tver': Knizhnyi klub. [in Rus-sian language]
7. Sbrodov V. V. et al. (2014). Methods of contactless measurement image motion. Aviakosmicheskoe priborostroenie, (8), pp. 30-40. [in Russian language]
8. Lazarev N. Iu. (2014). Difference-correlation method for measuring image movement. Mezhdunarodnyi nauchno-issledovatel'skii zhurnal, 22(3), part 2, pp. 33-35. [in Russian language]
9. Mironova T. V. (2012). Analysis of deformation of optical inhomogeneities and dispersion distortion using artificial speckles in digital photography. PhD thesis. Moscow. [in Russian language]
10. Lazarev N. Iu., Lazarev Iu. N. (2015). Modeling subpixel approximation of correlation peak. Actual trends in regional and local development: proceedings of the II (X) International scientific and practical conference. (pp. 130-134). Samara: SAGMU. [in Russian language]
11. Semenychev V. K. (Ed.), Lazarev N. Iu., Lazarev Iu. N. (2014). Autocorrelation estimation of image dynamics. Proceedings of the VI All-Russian scientific and practical conference with international participation. Vol. 1, (pp. 125- 130). Samara: SAGMU. [in Russian language]
12. Sviridov V. P., Lazarev N. Iu. (2014). Using recursive techniques in detecting the correlation of images binding. Actual problems of information security. Theory and practice of application of software and hardware means: proceedings of the VII All-Russian scientific and technical conference, 20-21 March 2014, Samara: SAGMU, pp. 55-60. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа статьи заполните форму:

{jform=1,doi=10.14489/vkit.2016.06.pp.018-026}

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please fill out the form below:

{jform=2,doi=10.14489/vkit.2016.06.pp.018-026}