В.Н. БОРОДОВСКИЙ, В.А. ГРИШИН

 

Государственное унитарное предприятие

Научно-производственный центр автоматики и приборостроения

 

ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ

 лЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ПО РЕКОНСТРУИРОВАННОМУ

ТРЕХМЕРНОМУ ОБРАЗУ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

 

Рассматриваются результаты моделирования процесса определения положения летательного аппарата (ЛА) по трехмерной цифровой карте местности с учетом ошибок оценивания наблюдаемого рельефа. Определена степень влияния шага дискретизации, восстанавливаемого профиля местности, на точность определения положения ЛА.

 

Инерциальные навигационные системы (ИНС) находят самое широкое применение в системах управления мобильными объектами, такими как самолеты, космические аппараты, планеры и т.п. Такие системы являются полностью автономными, что обуславливает исключительно высокую устойчивость ИНС к различным возмущениям.

Однако, в настоящее время в некоторых прикладных областях точность ИНС перестала отвечать современным требованиям. Одним из возможных путей повышения точности ИНС является коррекция накопленной ошибки путем визирования в различных диапазонах электромагнитных волн подстилающей поверхности и сопоставления ее трехмерного реконструированного образа с цифровой картой местности.

Объем операций, необходимых для построения трехмерного образа наблюдаемой подстилающей поверхности, существенно зависит от требуемого шага дискретизации. Слишком мелкий шаг дискретизации неоправданно завышает требования к производительности бортового процессора обработки информации, поступающей от мультиспектрального датчика, вызывает задержки в получении информации о координатах объекта, завышает требования к объему бортового запоминающего устройства. Слишком грубый шаг дискретизации не позволит достичь необходимой точности определения положения ЛА. Поэтому определение оптимального шага дискретизации, исходя из заданной точности определения положения ЛА, является актуальной задачей. На точность определения положения ЛА также оказывают влияние пропуск измерений и наличие аномальных ошибок.

Для оценки степени влияния шага дискретизации и ошибок измерения высоты профиля местности проведено моделирование процесса определения координат объекта. Результаты моделирования позволили определить зависимости точности определения положения ЛА от этих факторов.

Для уменьшения затрат времени на процесс поиска наилучшего соответствия трехмерного образа наблюдаемой подстилающей поверхности и цифровой карты местности процесс производится в три этапа. На первом этапе на реконструированном трехмерном изображении выделяются некоторое иерархическое множество признаков, обладающих частичной инвариантностью к изменению ракурса наблюдения. Затем осуществляется предварительный поиск данных признаков на цифровой карте местности и формируется предварительное множество возможных “кандидатов” на совпадение. На втором этапе осуществляется вычисление для каждого “кандидата” функции близости к наблюдаемой поверхности и определяется “кандидат” с наибольшей близостью. На третьем этапе происходит привязка к карте местности с субпиксельным разрешением, для чего производится вычисление функции близости в соседних точках, итерационное построение аппроксимирующей квадратичной функции, оптимизация построенной квадратичной функции. По результатам оптимизации определяется оценка экстремума функции близости и строится следующая итерация аппроксимирующей квадратичной функции с учетом пересчета “весов” входящих в нее точек.

Исследования носят предварительный характер и должны быть продолжены в дальнейшем.

 

 

 

Список литературы.

 

1.         Borodovskiy V.N., Grishin V.A. Estimation of Limitations  in Precision for 3‑D Surface Reconstruction // Transactions on IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics, San Diego, California, October 11-14, 1998

2.        2. Бородовский В. Н. Методика распознавания параметров состояния навигационных систем прямыми методами с использованием параллельных вычислений // Интеллектуальные системы // Труды Второго международного симпозиума. Под ред. К. А. Пупкова (Санкт-Петербург, 1-4 июля 1996.). В двух томах. М.: Изд-во РУДН -ПАИМС, 1996. Т. 2. С. 247-249.

3.        3. Бородовский В. Н., Гришин В. А. Влияние аномальных ошибок визирования наземных ориентиров на точность определения координат положения летательных аппаратов. // Науч. Сессия МИФИ-2000: Сб. Науч.тр. В 13 т. М.: МИФИ, 2000.

4.        4. Бородовский В. Н., Гришин В. А. “Оценка точности определения местоположения летательных аппаратов наблюдением наземных ориентиров без учета влияния аномальных ошибок визирования” // Тезисы докладов I Всероссийской конференции “Спектральные методы обработки информации в научных исследованиях” (“Спектр-2000”) в г. Пущино, 24-28 октября 2000 г.