автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Разработка и исследование методов построения систем навигации и ориентирования для автономных подводных роботов

, Г 6

! 5

ПОП

ГОССИПСКАЯ АКАДЕМИЯ ПАУК

ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ.

ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ И ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ

На правах рукописи УДК 629.12.05

ЩЕРБАТЮК Александр Федорович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ НАВИГАЦИИ И ОРИЕНТИРОВАНИЯ ДЛЯ АВТОНОМНЫХ ПОДВОДНЫХ РОБОТОВ

05.13.16 - Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях (в области технических наук)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

ВЛАДИВОСТОК

1 993

Работа выполнена в институте проблем морских технологий Дальневосточного отделение Российской Академии Наук.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Л. Т. лщепков, доктор физико-математических наук,

профессор И.л. парусников,

доктор технических наук,

профессор М.И. Скворцов.

ведущая организация-.

Институт прикладной математики им. м.В. Келдыша. РАН

199 I

Защита состоится »__" 199 ; г. в

_час._мин. на заседании специализированного совета

д ооз 30.0 1 при Институте автоматики и процессов управления дво РАН по адресу: 690032. г.Владивосток, ул. Радио, д. 5, ИАПУ ДВО РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института автоматики.и процессов управления дно ран (ул. гадио, д. 5).

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета Ч/ч ) В Н. Коган.

О МП А Я

характг рпс1ика

гаыпк

Актуальность теми: потребность в проведении глубоководных паучник измерений, поиске донных объектов, а также исследовании морских полезных ископаемых обусловили появление и • развитие необитаемых подводных аппаратов. Наибольшее распространение получили три типа необитаемых подводных аппаратов! буксируемые, самоходные, управляемые по кабелю, и автономные самоходные.

Автономные подводные аппараты или автономные под водные роботы /АПР/ все больше привлекают внимание разработчиков робототехнических систем, отсутствие кабеля, связывавшего апр с обеспечивающим судном, придает им новые качества при выполнении глубоководных и подледных работ, обследовании донных объектов, а также позволяет эксплуатировать их практически при любых погодных условиях.

Для решения большинства практических задач АПР необходимо иметь навигационную систему /НС/, обеспечивающую на борту определение местоположения, скорости и курса с заданной точностью.

можно отметить несколько систем навигации применительно к апр. в первую очередь следует выделить бортовые автономные навигационные системы /САИС/ н имерциалыше навигационные системы /Ш!С/. Широкое распространение для определения местоположения подводных объектов получили гидроакустические навигационные системы /Ганс/, в . которых координаты вычисляются на основе измеряемых дальностей до лонных маяков-ответчиков /МО/. также возможно осуществлять

навигационную привязку по геофизическим полям земли или на основе обработки визуальной информации. Наконец, использование спутниковых навигационных систем возможно лишь эпизодичсскм при всплытии АТ1Г, так как радиоволны практически не распространяются в воде.

Следует подчеркнуть, что ии одна отдельно взятая из отмеченных система не может обеспечить необходимую точность и непрерывность определения местоположения АИР. БАНС и И11С обладают 'высокой точностью на коротких интервалах времени, но их точность существенно уменьшается при длительной работе АПР. ГАНС, напротив, имеет фиксированную точность, но работает периодически и имеет ограниченную дальность действия, использование геофизической и визуальной информации для определения положения АПР также имеет фиксированную погрешность, но ограничено количеством детально обследованных районов, содержащих характерные особенности.

Решение п;- >блемы комплексирования навигационных систем, доставляющих взаимно дополняющую информацию является важной и актуальной проблемой для АПР. совместная обработка информации от систем с разным характером погрешностей позволяет повысить точность, надежность и дальность функционирования навигационной системы.

Целью данной работы является: разработка и исследование методов построения систем навигации и ориентирования для автономных подводных роботов посредством комплексирования навигационных систем, основанных на разных принципах и, соответственно, имеющих разный

характер погрешностей, для повышения точности, надежноеiи и дальности функционирования навигационной системы АИР;

построение алгоритмического и программного обеспечении, реализующего разные подходы к комплексированпю навигационных систем на АПР, анализ погрешностей алгоритмов при использовании различных способов представления информации;

разработка технических систем, реализующих предложенные методы, исследование их работоспособности как на лабораторных стендах, так и в натурных условиях.

Научная новизна и практическая значимость работы заключаются в том, что предложено решение научной проблемы, связанной с построением комплектированных навигационных систем для автономного подводного робота, оодадаихим повышенными точностью работа, надежностью и дальностью функционирования, основанных на использовании информация от навигационных систем, имеющих разный характер погрешностей.

Разработаны методы построения навигационных систем АПР для решения ши, окого круга задач, способы представления и алгоритмы обработки информации, позволяющие существенно повысить скорость работы в целом, уменьшить необходимые размеры памяти, и фактически реализовать процессы принятия решения об определении местоположения и параметров движения АПР в реальном времени.

Предложены конкретные реализации комплексирования навигационных систем, разработаны макеты и исследована работоспособность аппаратно-программных систем, реализующих данные подходы.

Результаты данной работы использовались при выполнении научно-исследовательских работ по темам:

"Разработка научных основ создания высоконадежных малогабаритных глубоководны* автономных необитаемых аппаратов широкого назначения с элементами искусственного интеллекта", Программа АН СССР "Повышение надежности систем "машина -человек среда"";

"Теоретические и экспериментальные исследования информационно-управляющих систем подводного информационного робототехнического комплекса", окн "мировой океан", N гос. регистрации 01860107738;

- "Разработка научных основ создания необитаемых подводных аппаратов, робототехнических комплексов и систем, обеспечивающих реализации автоматизированных подводных технологий", программа фундаментальных исследований ДВО АН СССР "математическое моделирование и информационные технологии", проект "Океанотехника".

па защиту выкосится : решение проблемы построении системы навигации и ориентирования для автономного подводного робота на основе комилексирования навигационных систем, имеющих разный характер погрешностей, обладающих повышенными точностью, надежностью и дальностью функционирования,

алгоритмическое обеспечение, позволяющее существенно повысить скорость обработки информации, уменьшить необходимые размеры памяти, и фактически реализовать процессы принятия решения об определении местоположении и параметров два гния

АПР в реальном времени

Апробация работы. Результаты работы докладывались на:

- Всесоюзном совещаний по робототехническим системам, (Минск, 1981, Геленджик, 1990);

- Всесоюзной • конференция: "проблемы научного исследования в области оспоения и использования Мирового океана", (Владивосток, 19ЯЗ)|

Всесоюзном 'совещании по проблемам совершенствования устройств и методов приема, передачи и обработки информации, (Москв: . 1988) ;

всесоюзной научно - технической конференции товвму, (Владивосток, 1988, 1989);

- всесоюзном совещании по техническим средствам и методам исследования океанов и морей. (Геленджнк. 1985, 1989);

- всесоюзной конференции по методам искусственного интеллекта и распознавания образов", (Минск, 1991);

- всесоюзном совещании по проблемам построения перспективных бортовых управляющих вычислительных комплексов, (Владивосток, 1991);

- Международной конференции Intervention - 90 (ROV'90), San-Diego, 1990;

- Международной конференции Black Sea'90, Varna, 1990;

- Международной конференции ICAR'91, Pisa, 1991;

- Международной конференции Intervent Ion'93 (ROV'93), New Orlean, 1993;

- научных семинарах по проблемам управления и навигации. Институт механики МГУ;

научно-технических сгминарях института проблем морских технологий, Владивосток;

научных семинарах отдела подподно-технических средств. Институт автоматики и процессов управления. Пладивогток.

Л 1стоверность полученных результатов.

достоверность основных положений и результатов работы алгоритмического обеспечения подтверждается результатами моделирования на ЭВМ и лабораторных стендах, которые во всех случаях выявили сходимость и высокую вероятность правильного определения местоположения и параметров движения АПР.

Публикации, основные результаты диссертации отражены в ?4 работах, всего по теме диссертации опубликовано 39 работ.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введ ния, трех глав, двух приложений, заключения и списка литературы, включающего 162 работы отечественных и зарубежных авторов, общий объем работы - 289 страниц, в том числе 2 таблицы и 73 рисунка.

Краткое содержание работы

способов роботов, ваны цели н задачи работы.

Пи введении дается краткий анализ возмижных навигационного обеспечения» аигшшмиых подводных обоснована актуальность темы диссертации, сформулиро

Первая глава посвящена разработке и исследованию навигационной системы, основанный на комплексировании информации от гидроакустической и бортовой автономной навигационных систем аир.

Работа ГАНС характеризуете» гем, что приемник откликов от МО фиксирует наряду с гюле (нш сигналом помехи, природа которых двояка. Во-первых, помехи возникают вследствие отражения сигналов от дна, поверхности и прочих объектов и имеют, как правило, регулярный характер, во-вторых, имеют место помехи, возникающие в результате срабатывания приемника на всевозможные шуми, имеющие случайный характер, также возможны пропадания полезных сигналов вследствие наличия препятствий между МО и АПР.

Известные гидроакустические навигационные системы, предназначенные для слежением за подводными аппаратами с обеспечивающего судна, предполагают участие оператора в принятии решения какие отклики должны быть использованы для рассчета положения подводного аппарата. Кроме того, данные системы обладают существенной избыточностью, так как обычно исполЬ1уюг от 8 до 16 МО.

Особенность данной задачи toc mur и том. что предполагаете в работа компле ксироваштои НС и пшшиинз автономном режиме без участия оператора н ки.ш-ич i ьи участвующих в работе, не превышает трех

О части 1 главы 1 рассмотрены алгоритмы определения местоположении лис на основе информации от ганс и ьаж;

при решении данной задачи предвари!ельно выделяю! си регулярные трассы откликов, кот орые затем исиильзушс я для рас счс га положения ЛПР. После ruto, как мес тноложение Allí определено, дня oí браковки аномальных от кликов задас1св следядее окно, указывающее наиболее вероятные момент нрич.ду текущих откликов от МО. Окно формируется на ишиьс uíhciihux местоположения Allí' на предыдущих raKiax рабо<ы и параметров движения ЛИГ.

Далее на основе получении, дальностей корректируется местоположение AIIC. Принято раынча!ь ситуации,

соответствующие большой и малой погрешностям определении положении ЛИР. Обычно ноллается. что погреилше гь определения местоположения ЛИР мапл. если справедлива линеаризация нелинейных сооиюшснни, связывающих данную нот решнос гь с и теряемыми дальностями между МО и АИР. и велика в ином случае.

Стпуацнм, при которой nui решит ть определения местоположения АИР велика, возможна в случае, келда начальное положение АИР не определено, либо koiua в течение длщелыюю интервала времени отсутствовала информация oj f Al il." m-la пропадания сто аилов oí МО Наиболее раенросI раненным методом определения мес юноложення лир при' лом яиляегся ысюд.

основанный на решении системы квадратичных уравнении, связнвааимх дальности d^ до i-oro МО с координатам» АПР (х(т) ,у(я), г (га)) на га - ом такте работы ГАНС и координатами МО (xl,yl,zi):

2 2 2 ' 2 di - (xi-x(m)) + (yi - y(m)) +■ (zl - í(B)) , (')

где z(m) - известная глубина AI1P.

Если имеется один МО, тогда ми получаем множество решений, лежашик на окружности, описываемой приведенным выше уравнением. При двух МО мы имеем два решении, сииметричных относит ;лыю базовой линии, соединяющей маяки, пыбрать одно из них в качестве текущего местоположения АПР можно лишь на основе дополнительной информации о предыдущем местоположении АПР. наконец, если имеется п>2 МО, то система в общем случае несовместна из-за погрешностей в измерениях. Один из путей решения данной задачи состоит в том, что для каждой пары МО определяются два решения. Решая уравнении для всевозможных пар можно найти п*(п-1) точек, половина из которых группируется относительно искомого положения. Другой подход использует процедуру линеаризации системы уравнений путем взаимного вычитания квадратичных уравнений (1).

Одним из характерных типов движения для АПР ■ ри обследовании заданных участков дна является движение прямолинейными галсами. Предложен и исследован метод определения положения АПР и скорости течения для случая, когда траектории АПР состоит из длинных прямолинейных участков и в работе используется один МО.

Исходные уравнения, связывавшие на прямолинейном галсе дальности от АПР до МО л координаты no с координатами AÍ1P в

начальный момент времени, относительной скоростью лир (vx,vy)

и скоростью течения (Vxt, Vyt) имеют вид:

Л2 2 2 d|(t)=fx(0)+(Vx+Vxt)*t-xi) + [y(0)+(Vy+Vyt)*t-yi], (2)

2 2 2 di(t)= di(t) - {z(0)-zi] ,

где t - .,ремя движения данным галсом, х(0),у(О),z(o) - начальная точка галса.

данное уравнение можно представить в виде квадратичной зависимости'от времени:

2

di(t) = A*t + B«t + С, (3)

где

2 2 А = (Vx + Vxt) + (Vy + Vyt) ,

В - 2[(x(0)-xl)*(Vx+Vxt) + (y{0)-yi)*(Vy+Vyt)], (4)

2 2 С - (x(O)-xi) + (y(O)-yi) .

в реальных условиях вследствие погрешностей в измере чях, дальности лежат вблизи кривой, описываемой уравнением параболы. Для определения величин А, В и С минимизируется сумма квадратов невязок J^ между дальностями до i-oro маяка, полученных в известные дискретные моменты времени (к - 1,...,К) и параболой (3):

П 2

JjL - ]Г Qi(K)*Ei(k), (5)

к-1

2 „2 Qi(k) - [A*tfc + B*tk + С - di(tk)] .

где Ei(k)= i, если в момент получен сигнал от i-oro МО и Ei(k)= 0 в ином случае.

Для определения искомых величин х(0), у(0), vxt и v из

системы уравнений (4) используется метод линеаризации посредством попарного вычитания соответствующих квадратичных уравнений При этом для однозначного определении искомых пара( строи необходимо иметь три набора величин (А^. С^). Иначе юворя, необходима иметь информацию о дальностях с трех га л си и.

и случае, когда погрешности определения местоположении мала, можно использовать алгоритмы определения поправок к координатам АНР. основанные на линеаризации уравнений дли дальностей (1). Одним из критериев точности является минимизации квадратов невязок шмеренных и рассчегных дальностей между АПР и МО.

Задача определения координат движения объекта на основе измеренных дальностей может ставиться как задачи оптимальной фильтрации, с использованием информации о скорости перемещения обьекта. Один из способов решения задачи состоит в использовании дискретного фильтра Калмана.

Ь .части 2 главы 1 описана комплексированная навигационная система /КИС/, которая предназначена для автономного подводного робота /АИР/ МТ-88, разработанного в Институте проблем морских технологий ДВО РАН.

Основу данной кис составляет Банс, в которую входят магнитный и гироскопический датчики курса, относительный лаг и датчик дифферента. Результирующий курс Р^ формируется путем совместной фильтрации показаний магнитного компаса, имеющего высокочастотную помеху, и гироскопического. имеющего низкочастотную помеху. Если в процессе работы разница между показаниями магнитного и Iироскопического компасов

превосходит заданный предел, ю-ja отклонений показаний магнитного компаса вблизи аномалий, ю курс определяется только по гироазкмуту.

координаты на текущем такте работы ьанс ,

вычисляются на основе выражения (б):

V хк-а+ [чк*вАп(Гк)*соз<ГСк) + vx1(m))*i,

(6)

yk" ук-1+ 1 vk:*cos (гк> > v (ш)]*с,

где vk - относительная скорость лиг на к-им такте, FD^" дифферент на к-ом такте, lvXT(ш),v (и)] - опенки скорости течения, г - период работы £А11С.

Коррекция местоположения лиг на основе данных ог ГАНС осуществляется путем решении системы алгебраических уравнений (1).

Программы, обслуживаидние Ганс. делятся на две ipytuiu;

- программы обработки utkiiuituu от ма н формирования по ним дальностей между МО u Altf\

- программы коррекции координат аис по данным i анс.

Программа обработки откликов ог МО сначала осуществляет

селекции откликов, полученных в текушем цикле Iлне Селекция предназначена для выделения регулярных и подавления случайных откликов от МО. Полученные временные задержки пересчитывайте» в дальности и выясняется, лежат ли полученные дальности в допустимом 'окне" относительно решения, полученного lia предыдущих тактах работы системы.

lia основе сформиро ванных дальностей вычисляв!с* поправ к и определения координат лиг и далее уточнимте* оценки скорости течения.

Рассмотренная кис реализована в виде унифицированного блока для АПР. Основу ее составляет микропроцессорная система, включавшая платы процессора, ОЗУ емкостью 44 Кбайта, ППЗУ емкостью 4 кбайта, таймера, АЦП, контроллера обмена /КО/, контроллера прямого доступа к памяти /КПДГТ/ и приемника откликов ГАНС.'

КПДП предназначен для фиксации времени прихода отклика от МО и записи его в заданную область памяти в режиме прямого доступа. Приемник откликов ГАНС представляет собой устройство, которое распознает от какого МО пришел отклик и формирует импульс в КПДП по линии, соответствующей данному МО. Таймер используется для задания временных интервалов работы отдельных подсистем кис и определения времени прихода сигна ов от ГАНС.

Плата АЦП представляет собой 16-каиальный 12-разрядный аналоге - цифровой преобразователь. Два канала АЦП используются для самотестирования и остальные - служат для преобразования аналоговых сигналов от Банс в цифровое представление. КО предназначен для связи блока кис с другими системами АПР по последовательному каналу обмена ПКО АПР.

программное обеспечение /по/ кис занимает 12 Кбайтов ОЗУ. в состав по входят программы, реализующие работу бакс, ГАНС, обмен по ПКО, осуществляющие компрессию и накопление заданных параметров. В ПО также входят специальные тестовые программы, которые позволяют оперативно проверять работоспособность отдельных элементов и всего блока КНС.

Для исследования работы блока КИС АПР мт-88 в условиях, наиболее приближенных к реальным, использовался специально

• и; -

разработанный для этого лабораторный стенд отладки навигационных систем апр, описанный в приложении 1.

Стенд представляет собой комплекс аппаратно-программных средств и включает макет блока кис, вычислительную систему на базе персонального компьютера, имитатор временных задержек откликов ганс, поворотную платформу с датчиками банс, а также оборудование для сопряжения этих устройств. Он позволяет имитировать движение апр и работу систем поддерживающих функционирование блока кис на борту апр.

В процессе моделирования исследовалось влияние погрешностей измерений различных параметров на работу КИС при пазном числе МО и их расположении.

Заключительным этапом внедрения кнс на апр явились морские испытания, в процессе которых осуществлялся прием и сбор далыюмерных данных от ганс, а также накопление информации от банс на борту апр. Испытания подтвердили работоспособность блока кис и пригодность его для эксплуатации на борту апр.

принципы построения икс, а также алгоритмическое обеспечение могут быть использованы при разработке навигационных систем для наземных мобильных роботов, когда навигация для них обеспечивается системой с ультразвуковыми МО.

вторая глава посвящена разработке и исследованию навигационной системы для АПР, основанной на обработке данных от бортовой автономной навигационной системы и информации о поле рельефа, в качестве информации о поле рельефа предложено

нслользоиать характерные линии пол* рельефа. Таковыми могут быть береговая линии, характерные щобаты, а также подводные хребгы или каньоны.

использование характерных линий для коррекции местоположения лиг дает рад сумественных преимуществ по сравнению с использованием информации о ноле рельефа с прямоугольного участка местности:

- позволяет повысить точность навигации, так как на заданном участке местности всегда можно выбрать наиболее характерную и информативную изолинию;

- обработка одномерной информации позволяет разрабатывать алгоритмы, не накладывающие существенных ограничений на производительность бортового компьютера и работающие в реальном времени;

- существенно уменьшаются размеры памяти, необходимые для хранения информации о поле рельефа.

В части 1 главы г исследованы статистические характеристики изолиний поля рельефа. Для этого

использовался фрагмент реальной изолинии, соответствующий глубине 20 метров, длина котороги составляла 594 км. изолиния представлялась в виде ломаной, состоящей из отрезков одинаковой длины, которой ставились в соответствие последовательности углов или последовательности приращений у глов.

Для определения нормированной корреляционной функции данной изолиний использовался метол скользящего осреднения, интервал корреляции /ИК/ данной изолинии определялся на омшве полученной нормированной корреляционной функции по

формуле трапеции, в процессе исследования было установлено, что изолиния представляет из себя кусочно-стацнонарлую по математическому ожиданию, среднеквадритнческому отклонении и интервалу корреляции случайную функцию.

При представлении изолинии в виде функции угла среднее значение ИК ее равно ■) км, а ПК изменяется от 600 м до

8Ю0 м. в случае, когда изолиния представлена в виде функции приращения угла, среднее значение ИК ее равно 250 м. и

ПК изменяется от 50 М до 800 м. Получены оценки точности определения указанных статистических характеристик.

Часть 2 главы 2 посвящена разработке и исследованию корреляционно-экстремальных навигационных алгоритмов, использующих информации о заданной изолинии поли рельефа, при этом рассмотрено три основных способа коррекции вектора состояния АПР по данным об изолинии поля рельефа, соответствующих разным начальным значениям погрешностей определения местоположении лиг.

При оценке вектора состояния апр в случае, когда начальная область неопределенности местоположения аир значительно превосходит максимальный интервал корреляции заданной изолинии, алгоритмы навигационной коррекции построены на основе теории статистических решений.

Оптимальный алгоритм, построенный на основе критерия максимума апостериорной вероятности правильного определения местоположения АИР состоит в следующем:

отснятый фрагмент изолинии ф - (^(1),...,Ф(п)) сопоставляется со всеми фрагментами fj = (j<(i + l) , . .. ,í>(i+n)) аналогичной длины на эталонной июлинии и рас с чи тывшгс я

» pjw - pj,/2) - ^ f (i+k) E*<k)4p(l+k)/2j. (7) k=l

D качестве решения принимается вектор

Çq*=(<p Cq+l) ,. .. rç (q+n) ) для которого справедливо соотношение:

Uq - гаах ( u^ ). (8)

i

Апостериорные оценки местоположения АПР имеют вид: t ', . Л t х • Xq + I v(r)cos(F(r))dr, У = yq + J v(r)sin(F(r))dr, (9) О О

где Уд) - координаты конца ломанной, соответствующей

вектору pq, v(t) и F (t) - скорость и курс апр, t - время

движения АПР после окончания отснятия фрагмента заданной

изолинии.

Разработан и исследован метод оценивания местоположения АПР, построенный на основе последовательного анализа из теории статистически* решений, который не только дает возможность определять местоположение АПР с заданной надежностью, но и позволяет оптимальным образом построить сам процесс коррекции. Он состоит в следующем:

- огснимается фрагмент минимальной длины, по которому можно определиться с заданной точностью в самом благоприятном случае, и определяются два максимальных числа и^ и u^i

- их разность сопоставляется с порогом а, связанным с заданной вероятностью н правильного определения местоположения, и если она превосходит 4. то местоположение оценивается по отснятому фрагменту, в противном случае продолжается отснятие изолинии маленькими фрагментами до. тех

пор, пока условие не будет удовлетворено.

связь между порогом а и вероятностью правильного определения местоположения II выражается следующим соотношением:

Ф(-а1)(1-Н) - 4>(-а2)Н - 0, (10)

где

1 * s2 - х ехр(-? )ds - интеграл вероятности,

y/zn —»

s - ui0 г ui0

al = - , а2

aL0 ' + Wq' AUÍ0 " n/2(tri + aq» '

(Tj и - дисперсии i-oro и q-oro фрагментов изолинии, o^ -дисперсия шума измерения. При этом на борту АПР нет необходимости решать данное уравнение, достаточно иметь таблицу значений 6 для различных п и а^/с^.

Получены аналитические выражения для

среднеквадратических значени" погрешностей оценивания.

Моделирование работы поисковых алгоритмов на ЭВМ с использованием фрагментов реальной изолинии, которое производилось методом Монте-Карло, показало надежную работу предложенных алгортмов.

В процессе моделирования выяснено, что предпочтительнее для оценивания параметров движения использовать представление изолинии в виде последовательности углов, чем в виде последовательности приращений углов, так как отношение дисперсии изолинии к дисперсии шума измерения при угловом представлении изолинии . значительно выше, чем для ее представления в виде прирашений углов, при прочих равных

условии*.

п ситуации, когда погрешность определения местоположения не превосходит интервала корреляции заданной изолинии поля рельефа, дли построения оптимального алгоритма в данном случае используется лине.ризованный вблизи оценки вектора состояния фильтр калмана.

оценивание параметров движения производится на прямолинейных участках траектории в текущей системе координат, в которой ось х совпадает с траекторией апр. В ней движение апр описывается уравнениями!

х - v » 0, у » О, (11)

где v - скорость апр.

Полагалось, что траектория Allf строилась таким образом, что изолшша являлась однозначной случайной функцией в текущей системе координат,

сначала рассмотрен случай, когда использовалась угловяя информация о заданной изолинии поля рельефа:

р(х) - *>(х) + + 5 (12)

где »»(к) - действительное значение угла, = const -

постоянная составляющая погрешности и ^ - центрированный гауссопский белый шум. При этом полагалось, что скорость апр измеряется также с постоянной и флуктуационной погрешности..!!!:

v = v + Ду + £ . (13)

в текущей системе координат данная задача распадается на оценивание продольного /вдоль оси X/ и поперечного /вдоль оси У/ движений.

Оптимальный алгоритм оценивания продольного движения апр

выглядит следующим обра кш;

V + ЛУ

- -1

о - *а

ьн

i? v са

-1

[г - 11(¥) ],

1 ан

64

I де V - ¿V) - »кц||1 сипишнш, С> - ковариационная

матрица, Л - сои ( ее )ст купцам мшрииа коэффициентов.

Клок ьоварыицый в данном случае ра!решас1си аналнгичес! н. средиекиллрш иисские значения ни! решит Iей оцени и Немых иа ]>им,' I) ■ • н и иссимнюгнке имей г следучший ьпд:

2 Г ^ ~2

о?„ (0) * е о"(0)

(И

1 ан

ь с.

(15)

где 8 - спектральная плотность'шума £ , - спектральная

/

плотность шума £ , е ■ $ (к) - производная от угла по х.

Поперечная координата оценкиистс» на оиюве априорной информации о - заданной изолинии и оценки продольной координаты.

При использовании в качестве информации о заданной изолинии приращений углов, инстанция погрешность и измерениях отсутствует:

Л|р(х) - Д(Р(*) + С

(16)

Получена система уравнений тре1ьс!о порядка, описывающая изменение оцениваемых параметров. или к коварианнй и данном

случае также разрешается аналитически. Среднеквадратические значения погрешностей оцениваемых параметров в ассимптотике имеют следующий вид;

^ 2 2 «г*( t) = —2-, сГ (t) - --у—, а у (t) - , (17)

e^t еjt t

где s^ - спектральная плотность шума Sv - спектральная

плотность шума е^ « Дф'(х) - производная от приращения

угла по х.

В процессе моделирования исследовалось влияние параметров алгоритмов на скорость оценивания. На основе результатов моделирования сделан ныиод о том, что процессы оценивания при использовании уиювой информации протекают быстрее, чем при использовании информации о приращении углов.

такяе рассмотрена ситуация, когда область неопределенности местоположения Alii* перед коррекцией сравнима с интервалом корреляции заданной изолинии поля рельефа.

Разработан и исследован метод оценивания, основанный на использовании критерия достижения заданного уровня вероятности правильного определения местоположения АПР.

В соответствии с этим методом для каждого фильтра на каждом шаге определяется условная вероятность того, что при данном наблюдении z(t) фильтр дает правильную оценку:

P(k|z(t)) - b-1((2Ti)nv4Q^(t7F]exp(-Ik(t)/2], (18)

где

ik(t) - fz(t) - HR(i)) a^fzit) - nk(xn, ik<°) - o,

Ь - £u2n)nyÍQ^(tHexp[-Ik(t)/2). к=1

Далее выбираются фильтры, доставляющие оценки, близкие к той, которую дает фильтр j с максимальной вероятностью правильного определения вектора состояния. Оценки, удовлетворятщие условию Ix^lt) - Х^(t)| < с, где с - заданное значение рассогласования, равное пб величине допустимому значению погрешности определения местоположения, принимается верным, то есть полагается, что соответствующие им фильтры Калмана дают верную оценку вектора состояния лиг.

вероятность того, что оценка вектора состояния,

доставляемая выбранний тикым образом группой фильтров,

правильна, равна сумме вероятностей правильного определения

вектора состояния, соответствующих данным фильтрам:

1'

Р4= ^ P<k|í<t)). (19)

k=l

Если после очередного шага зта суммарная вероятность не меньше заданной вероятности правильного определения параметров движения, то оценки вектора состояния, доставляемая фильтром с максимальной вероятностью принимается за истинную и дальнейшее оценивание осуществляется данным фильтром, в противном случае продолжается оценивание банком фильтров до тех пор. пока неравенство не будет удовлетворено.

При моделировании данных алгоритмов в основном исследовались процессы выделения одного фильтра Калмана »1 банка фильтро". Результаты моделирования показали, что выделение одного фильтра из банка происходит с той же

скоростью, как и при оценивание местоположения в случае, когда область неопределенности местоположения АПР меньше интервала корреляции заданной изолинии поля рельефа.

для исследования работы блока корреляционно-экстремальной навигационной системы /кэпс/ АП!*, в условиях близких к реальным использовался лабораторный стенд отладки, описанный в приложении 1. стенд позволяет моделировать работу исследуемых алгоритмов непосредственно в блоке КЭНС АПР, имитировать движение АПР, моделировать поле рельефа на основе реальной дискретной карты. .

в процессе моделирования использовались участки изолинии со средним значением наклона рельефа 0.2 град, и б град. Были рассмотрены ситуации, когда в измерениях имеются погрешности: постоянные в показаниях датчика глубины и случайные в показаниях локаторов.

как показали эксперименты, аддитивный центрированный шум в показаниях локаторов ощутимого влияния на характер оценивания не оказывает. Постоянная погрешность в определении глубины существенно влияет на процесс оценивания на участках с пологим рельефом и менее ощутимо на учас.ках с крутым рельефом.

Принципы построения КЭПС, а также алгоритмическое об печение могут быть использованы при разработке навигационных систем для наземных транспортных роботов, при движении по автодорогам.

Третья глава посвяшсна разработке и исследованию системы навигации и ориентирования для апр, основанной на использовании визуальной информации и данных от банс.

Обычно зрительная навигация подразделяется на три уровня: дальняя, средняя и ближняя.

на "дальнем" уровне сначала грубо выбирается маршрут движения с учетом данных о крупномасштабных свойствах местности и наличия вблизи маршрута характерных ориентиров. Далее в процессе движения выполняется сверка маршрута по карте путем визуального выделения характерных ориентиров и сличения их положения с соответствующими метками на карте. Собственное ' положение определяется относительно этих опознанных характерных ориентиров, иначе процедуры данного урочня называют ориентированием на местности.

На "среднем" уровне выбирается направление движения на текущем учас-ке местности. Размер^ этой зоны ограничены дальностью действия локационных датчиков АПР. При выборе текущей траектории АПР учитываются такие факторы как безопасность движения (выбор зоны свободного пространства), близость с "генеральной" траектории движения и характерным ориентирам.

"Ближняя" или локальная навигация подразумевает высокоточное определение линейных и угловых скоростей и перемещений АПР путем сопоставления последовательных кадров изображения. При этом учитываются микроособенности рельефа и донных объектов, расположенных непосредственно под АПР или вблизи него, этот уровень активизируется для стабилизации положения АПР при выполнении им прецизионных работ, например,

при съемке или проведении монтажных работ посредством манипуляторов и т. л

и части 1 главы з описана система технического зрения /СТЗ, , составлявшая основу визуальной навигационной системы апр. данная сп предназначена для ввода, предварительной обработки и хранения изображений не борту апр. особенностью разработанной С13 является то. что она позволяет предварительно обрабатывать исходное изображение в режиме реального времени, используя при этом универсальное представление данных, на данную систему получено авторское свидетельство об изобретении.

в части 2 главы з рассмотрены способы высокоточного определения параметров движенца АПР на основе обработки видеоинформации.

Известно два подхода к вычислении параметров движения объекта по последовательности изображений.

Первый использует выделение редких, но ярко выраженных признаков на двумерном изображении, соответствующих 3-х мерным признакам объектов сцены. Такие точки, отрезки прямых (или кривых) линий выделяются на каждом изображении, затем устанавливается соответствие эти* признаков при переходе от кадра к кадру. формулируются ограничения, основанные на некоторых предположениях, например, о движении объекта как твердого тела, такие ограничения обычно приводят к системе нелинейных уравнений. Подстановка наблюдаемых перемещений признаков в эти уравнения дает возможность решить их и в итоге вычислить параметры движения.

Второй подход основан па вычислении оптического потока,

т.е. двумерного векторного пола мгновенных скоростей движения гочек яркостной (полутоновой) картины по плоскости изображения или величин, полученных из яркостного изображения посредством локальных операторов. отический поток используется затем (вместе с дополнительной информацией о сцене) для вычисления фактического 3-х мерного относительного движения камеры и объектов сц:ны

Сравнивая два описанных выше подхода следует отметить, что оба они имеют недостатки Одна из трудностей в методе, основанном на выделении признаков, заключается в установлении и поддержании соответствия между признаками на последовательных кадрах, которая усложняется возможным загораживанием объектов. Другой трудностью является чувствительность алгоритмов, реализующих данный подход, к шумам в измерениях. Поэтому приходится существенно переопределять систему уравнений для определения искомых параметров, что значительно усложняет алгоритмы и снижает производительность системы

Главным недостатком алгоритмов оценивания движения, основанных на вычислении оптического потока и требующих вычисления первых и вторых частных производных производных, является их чрезвычайная чувствительность к шумам измерений, причем чем выше порядок производной, тем выше чувствительность, а также к разрывам оптического потока вследствие загораживания, что нарушает предположение о гладкости оптического потока.

Предложен и исследован метод определения развороти и смешения АИР, основанный на обработке последовательных к.аров

бинарного изображения дна. Особенностью метода является новый способ описания среды, посредством характерных сегментов, и вычисления соответствующих им признаков, с помощью усеченных циклических кодов, что позволило повысить скорость и надежность работы системы.

Предварительно на текущем кадре определяется число сегментов, рассчитываются их параметры, а также вычисляются положения геометрических центров сегментов. в качестве параметров сегментов используются периметр, плошадь, первые моменты, а также расстояния от центра до ближайшей и максимапьно удаленной граничных точек. Далее выполняется сопоставление текущего и предыдущего кадров изображения, при этом для предыдущего кадра сохраняется информация не более чем о трех характерных сегментах, параметры которых наиболее отличаются от аналогичных параметров других сегментов.

Сопоставление заключается в поиске на текущем изображении характерных сегментов с предыдущего кадра, принято, что сегменты на двух кадрах изображения соответствуют друг другу, если разница "взвешенных" векторов параметров сегментов не превосходит допустимый предел Е;

| ql - q2 I < Е, (20)

где qi - а * ui , а - вектор весовых коэффициентов, ui1 -вектор параметров, описывающих сегмент.

Суммарное смешение АПР можно представить в виде смешения (dxC, dye) 1:з-за разворота на угол f относительно фиксированной точки и смешения из-за прямолинейного перемещения этой точки (dxs, dys):

xl — Х0 + dxf + dxs, yl <■ yo + dyf + dys,

где (xl.yl) и (xo, yo) - координаты геометрического центра сегмента на двух кадрах, t - угол разворота второго кадра относительно первого.

При сопоставлении двун последовательных кадров возможны три ситуации, первая из них состоит в том, что на текущем изображении найдено не Менее двух характерных сегментов с предыдущего из» Сражения. вторая - найден только один характерный сегмент, и третья - не найдено ни одного сегмента.

в первой ситуации разворот f определяется по повороту гчнии, соединяющей геометрические центры пары сегментов в предыдущем и текущем кадрах, 6 соответствии с выражениями:

tg(f) - (k2-kl)/(l+)íl*k2),

kl - (у01-у00)/(х01-х00), (22)

кг - ¡ytl-yl0)/(xn-xl0),

где (xoo.yoo) и (xio.yio) - координаты геометрического центра первого сегмента и (xol.yol) и (xn.yil) - координаты геометрического центра второго сегмента на доух кадрах. Do второй ситуации разворот определяется по повороту линии, соединяхией геометрический центр характерного сегмента с его максимально или минимально удаленной граничной точкой. Если возникает третья ситуация, то смешение и разворот на текущем шаге не определяются.

Дли отладки данной системы использовался специально разработанный для згоги Лабораторный cteHA огладки, описанныи в приложении L.

В процессе исследовинна Использовались изображение, доставляемые видеокамерой, установленной на вращающемся основании. Под камерой на фиксированном расстоянии расположен транспортер с бегущей лентой, на бегущую белую ленту нанесены черные сегменты. Таким образом имитируется линейное перемещений груша под аир. Линейную и угловую скорости можно изменим. 01 нули До величин, превышающих предельно возможные для AtiP угловые и линейные скорости.

Измерения предварительно обрабатывались с целью отбраковки аномальных данных. Далее на основе полученных результатов методом скользящего интервального осреднения вычислялись оценки угловой и линейных скоростей. Результаты зкеперименгов свидетельствуют о достаточно высокой точности и надежности работы системы

0 части 3 главы 3 рассмотрена реализация "среднего" уровня системы визуальной навигации АПР. Система предназначена для организации движения АПР вдоль протяженного объекта - трубопровода, на основе обработки изображения от гидролокатора бокового обзора /1БО/. основной задачей является выделение трубопровода на Г£0-изображении и ол е-деление его местоположения в темпе поступления данных от Г60.

Особенностью данной системы является то, что она предназначена для работы в автономном режиме. Уникальность ее состоит в том, что определение местоположения трубопровода осуществляется в реальном времени

Важным предположением. lia основе которого с i роится обработка Г Б0-информации является предположение о том. что трубопровод на ГБО-изображении расположен либо параллельно, либо под небольшим углом по отношению к траекюрин движении АИР с ГСО. Такие предположение справедливо, когда используется методика, при которой организуется движение АИР вдоль трубопровода (над ним или вблизи него).

lia этапе предварительной обработки изображения

исследовано два подхода к использованию исходной ГБО-информации.

И первом подходе предполага - гея, чго на и тбражении объект расположен па границе области светлого с высоким уровнем отраженного сигнала и области теин с ни и..im уровнем отраженного сигнала. Зпаепни в каждой точке строки разбиваются на три уровня, соответствующие областям светлого, тени и фона.

Второй подход реализует предположение о юм, что объекту на изображении соответствует место, в ко юром соседствуют области с высоким положит ельиым и шпким отрицательным значениями градиент интенсивности отраженного сигнала. Исходная строки I ио-июбражения заменяется на строку, элементами которой являются значения проц)водной интенсивности сигнала вдоль строки, Затем, анало|ични первому подходу, ф°РмиРУе"ГС1' строка с тремя уровнями, соответствующими высокому положительному, низкому

отрицательному значениям производной и фону.

11а заключительном папе работы системы для выделения объектов используются фрагменты, содержащие М последних строк

сформированного трехуровневого изображения. методами корреляционного анализа на изображении выделяются протяженные объекты. Реальное изображение может содержать несколько различных донных протяженных объектов (гребни песка, канавы, предметы искусственного происхождения). предполагается, что труба имеет большую длительность по сравнению с остальными.

Лабораторный стенд для исследования работоспособности системы включает магнитофон с записью фрагмента реального аналогового ГБО-сигнала, аналого-цифровой преобразователь /АЦП/, цифровой процессор обработки сигналов /ЦПС/ и 486 IBM - совместимый персональный компъютер.

Для экспериментов использовался фрагмент магнитофонной записи аналогового сигнала длиной 25 минут, используемый фрагмент записи был отснят на высоте 20 метров над грунтом, при этом ширина зоны обзора составляла -loo метроп. частота следования строк равнялясь -6 строк/сек.

Эксперименты показали, что при соответствующей настройке параметров (выборе порогов) оба подхода работают достаточно уверенно в ситуациях, когда имеется ровное дно и местами замытая песком труба. При этом второй подход более чувствителен к перепадам интенсивности. С одной стороны это позволяет выделять частично выступающие над грунтом участ«и трубы, а с другой стороны приводит к высокому уровню шума.

Часть 4 главы 3 посвящена построению системы ориентирования на местности для апр. разработана и исследована система ориентирования, предназначенная для работы в автономном режиме на борту апр в реальном времени.

При реализации возможности ориентирования АПР на

местности и его способности корректировать карту на основе обработки видеоинформации, была рассмотрена работа элементов системы управления апр, содержащая следующие модули: планирования движения, автопилота, обработки изображений, распознавания объектов на изображении, определения местоположения объекта на изображении.

Для исследования вопросов, связанных с оценкой сложности

системы, разработки алгоритмов функционирования, выяснения

I

необходимых вычислительных мощностей, а также аппаратной поддержки, была разработана система распознавания простых многогра..ны: объектов. С качестве объектов распознавания были выбраны предметы четыре* типов: кубы, тетраэдры, шестиугольные пирамиды и прямоугольные бруски.

Исходная информация об изображении, доставляемая системой технического зрения /стз/, представляет собой набор координат точек границ однородных областей, полученных в результате бинаризации изображения.

На основе набора координат граничных точек выделяются линии. Результатом являются отрезки, описываемые набором параметров (числом точек в отрезке, координатами начальной и конечной точек, коэффициентами прямой, а также ссылками на соседние отрезки). данная информация предназначена для формирования признаков, в терминах которых описаны исследуемые объекты.

Для приведенных типов обьектов были использованы признаки типа: треугольник, неправильный четырехугольник, параллелограмм, шестиугольник и т.д. Достоинствами данной системы структурных признаков является их инвариантность к

перспективному преобразованию и iu, что для их выделения не требуется значительного числа операций.

li связи с 1ем, что описываемая система имеет достаточно нросiуи структуру, а ней использован продукционный подход к представлений и обработке знаний, при котором модели знаний представляются правилами вида " tcJiil - ГО". Каждый объект представлен в виде совокупности укатанных выше признаков, с учетом возможных ракурсов объекта и выявления отдельных граней ит-за различного уровня освещенности. Для каждого признака задается коэффициент доверия - числовая мера достоверности « значимости информации. На основе полученного признака создается список фигур • кандидатов из которого выбирается фигура с наибольшим кодом доверия /кд/ для выбора типа обьхти.

Если полученною коэффициента доверия недостаточно для однозначного определения типа фигуры с таданной надежностью, тогда леобходнлю лмйо получить новое изображение с друпки ракурсом обьекта, либо получить бинарное изображение с другим порогом бинарн ташш

Сначала исследовалась работоспособность системы при обработке модельных изображений, сформированных программным способом. При этом рассмотрена эффективность работы алгоритма выделения отрезков при различном уровне зашумленности линии границ сегментов, а так же работоспособность алгоритма распознавания обьектов на зашумленнои изображении. Шумы измерений имитировались посредством наложения на изображение кружков, имеющих разный радиус, со случайными координатами центров

- .lit» -

lia »торим »r une исследовании работоспособность системы проверялась на реальных изображениях, полученных и процессе выполнения обзирно-Ноискцвых рабит привязным .ыдводным аппаратом, как показали эксперименты, при нали ны мне t л-i очно контрастных изображений система работает устойчиво.

Предложен метод определения мес f огшлодении aiip пи распознанному ориентиру, отмеченному на карте, основанный на методе триангуляции. Метод состоит в следующем. сначала отснимается изображение ориентира из текущего положения aiip. Затем апр смещается на некоторое' расстояние, находит телекамерой ориентир и снова получает eio изображение. Взаимные относительные положения и ориентации двух состояний, из которых АПР производит съемку, извести с высокой точностью, посредством системы высокт очного определения перемещений апр (см. выше).

Далее, на основе известных расстояния между двумя вершинами треугольника и двух углов зрении из них на третью вершину опр!гДелйе1 с я местоположение третьей вершины, в которой расположен ориентир laiew ни известным координатам ориентира и относительному расположении ориентира и Aflf определяются координаты АИР

Системы, разработанные в (лаве з. moi ут нити широкое применение также U в подобных сухонутих робого i ехничес ких системах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ГАКОТН

I. Предложено решение научной проблемы, связанной с построением комплексированных систем навигации и ориентирования для автономных подводных робото» /АПР/ повышенной точности, дальности и надежности.

в качестве основ« иаянгациониой системы АПГ исполмуется бортовая автономная или инерцияльная навигационные системы, обеспечивающие ^ непрерывность получения навигационной информации. для коррекции базовой навигационной системы используются навигационные системы, имевшие ограниченные погрешности определения местоположения.

Исследовано три возможных подхода к решению данной проблемы. Один из них основан на обработке дальномерной информации от гидроакустической навигационной системы, другой в качестве естественной навигационной информации использует данные о поле рельефа и третий основан на использовании визуальной информация.

2. предложен и исследован метод, основанный на совместном использовании информации от бортовой автономной навигационной системы /вдне/ и гидроакустической навигационной системы /ГАНС/, позволяющий посредством выполнения специальных г. ¡исковых движений при наличии информации только от одного маяка-ответчика /МО/ определять неизвестные положение АПР и компоненты скорости течения.

3. Предложен и исследован метол определения местоположения и параметров .движения АПР на основе информация об изолинии пои* рельефа.

Рассмотрены ситуации, когда начальная |»>> рсшнос г ь определения местоположения апр велика по сравнении с интервалом корреляции изолинии поля рельефа, меньше его и сопоставима с ним. В первом случае задача решается на основе теории статистических решений. во втором случае - путем исполь ования теории калмановской фильтрации, и в третьем - на основе рекуррентно-поисковых методов оценивания. Во всех трех случаях получены аналитические выражения для

среднеквадратических значений погрешностей оценивания заданных параметров.

Моделирование работы алгоритмического обеспечения на ЭВМ осуществлялось методом Моите-Карло. Результаты моделирования, а также исследочание на стенде отладки. подтвердили работоспособность и пригодность метода для реализации на аир.

4. Разработана и исследована система технического зрения /С1 /, которая составляет основу системы визуальной навигации. Данная СТЗ позволяет в реальном времени вводить и предварительно обрабатывать исходное изображение. На данную систему получено авторское свидетельство об изобретении.

5. Предложен и исследован метод, позволяющий в реальном времени определять линейные и угловые скорости и перемещение апр на основе сопоставления последовательных кадров видеоизображения.

6. предложен подход, когда для навигационной привязки АПР используется движение вдоль протяженного объекта трубопровода. Разработана и исследована система для автоматического выделения в режиме реального времени на ГБО-ичображении трубопровода, представляющего собой размытую,

кусочно разрьпшую линию, результат» работы данной системы с реальными гьо- изображениями подтверждают работоспособность системы.

7. Разработана и исследована система ориентирования на местности дли АПР, которая обеспечивает выбор маршрута движения с учетом данных > крупномасштабных свойствах местности и наличия вблизи маршрута характерных ориентиров. В процессе движения выполняется сверка положения по карте путем визуального выделения характерных ориентиров и сличения их положения с соответствующими метками на карте, хранящейся в бортоьом компьютере. Собственное положение определяется относительно этих опознанных характерных ориентиров. Результаты экспериментов с модельными данными, представляющими собой зашумленные изображения простейших многогранных обьектоп, показали достаточно падежную работу системы.

8. Разработан стенд отладки навигационных систем АИР, представляющий собой комплекс аипаратно-программ! тх средста, который включает макет блока навигационной системы /БИС/, вычислительную систему на базе персонального компьютера, набор имитаторов, а также схемы сопряжения этих устройств, данный стенд позволил исследовать работоспособность программного обеспечения и электронных устройств в условиях, максимально приближенных к рабочим.

9. Разработана и испытана в морских условиях комплексированная навигационная система для АПР МТ-88, созданного в Институте проблем морских технологий ДВо РАН, использующая информацию от бортовой автономной ц гидроакустической навигационных систем

Публикации по теме диссертации

1. лгеев м. д. , Киселев л. и , щербатюк а. ф. Комплексироваиие и коррекция в навигационных системах подводных информационных роботов. //"Всесоюзное совещание по робототехиическим системам", Минск, 19В1.

2. зозулиискНй а. м., Молоков и. Г., щербатюк а. Ф. Бортовой компьютер Ь модульной структуре подводного аппарата. //4-ая всесоюзная конференция: "Проблемы научного исследования в области освоения и использовании Мирового океана", Владивосток, 19ВЗ.

3. Щербатюк А. Ф. Исследование алгоритмов навигационной коррекции автономного подводного робота /¡о данным об изолинии поля рельефа. Депонир. П ВИНИТИ 19.02.85, и 1291-85 Деп.

4. щербатюк А. <1>. Беспоисковые корреляционно-экстремальные алгоритмы коррекции местоположении по изолинии поля рельефа. //"Коррекция в навпгациошшх системах и системах ориентации искусственных спутников земли. " изд. московского университета , 1986.

5. Щербатюк А. Ф. Реккурентно-поисковое оценивание местоположения и скорости объекта по изолинии ноля рельефа. //Подводные роботы и их системы.- Владивосток: папу двнц ан СССР. - 1987. - с. 186-193.

6. щербатюк А. ф. Навигационная система для автономного подводного робота. //"Проблемы совершенствования устройств и методов приема, передачи и обработки информации", Москва,

1 988.

7. Инзарцев А. В.. Щербатюк а. Ф. Спеииалиэиров: 1Ный

протокол обмена между процессорными модулями автономного подводного робота. //Подводные роботы и их системы. -Владивосток: ИПМТ дво АН СССР,- 1988.- С.58-63.

8. Чернояров м. Б., щербатюк а. ф. моделирование работы алгоритмов определения смешения подводного робота над грунтом на основе информации от телекамеры, //"хххг всесоюзная научно - техническая конференция товвму, Владивосток, 1988.

9. инзарцев А., в. , львов о. ю. , Сидоренко А. в. , Щербатюк а.ф. т{>ехпроцессорная система управления автономного подводного робота, //"всесоюзное совещание по техническим средствам и методам исследования океанов и морей", Геленджик,

i 989.

ю. Ваулин ю.в., Щербатюк а.ф. стенд отладки бортовой навигационной системы. //" XXXII всесоюзная научно техническая конференция товвму", Владивосток, 1989.

11. Ваулин Ю.В., Щербатюк А.Ф. Моделирование работы комплексированной навигационной системы автономного подводного робота, //подводные роботы и их системы.- Владивосток: ИПМТ ДВО АН СССР.- 1990.- С.31-46.

12. Щербатюк А. Ф. система технического .рения для АПР. //подводные роботы и их системы.- Владивосток: ИПМТ ДВО АН СССР. - 1990. - с. 73-83.

13. Щербатюк А. ф. определение смешения л разворота автономного подводного робота над грунтом по данным видеосистемы. //Подводные роботы и их системы.- Владивосток: ИПМТ ДВО АН СССР.- 1990.- С. 84-94.

14. Щербатюк А. 4'. Одна реализация системы технического зрения для автономного подводного робота //"Всесоюзное

совещание по робототехническим системам", Геленджик, 1990.

15. щербатюк А. ф. Ориентирование автономного подводного робота на местности по карте на основе визуальной информации. //"Всесоюзная конференция по методам искусственного интеллекта и распознавания образов", Минск, 1991.

16 Ваулин ю.в., щербатюк А.Ф. навигационная система автономного подводного робота, использующая информацию об изолиниях поля рельефа. //"Всесоюзное совещание по проблемам построения" перспективных бортовых управляющих вычислительных комплексов", Владивосток, 1991.

17. To3vmiiicKHÜ А. И., Щербатюк А. Ф. видеоконтроллер. A.C. N1816326, ЕПЛ.Н18, 1993.

18. ваулин Ю.О., Щербатюк а.ф. Корреляционно-экстремальная навигационная система для автономного подводного робота, //подводные роботы и их системы. - Владивосток: 11ПМТ ДВО РАН СССР.- 1992.- С.51-66.

19. зозулинский а. И.. Чернояров М. Б., Щербатюк А. Ф. система высокоточного определения параметров движения на основе обработки видеоизображений. //Подводные роботы и их системы.- Владивосток: ИПМТ ДВО РАН СССР.- 1992.- С. 67-77,

20. Терещенко в. в., Щербатюк а. Ф. структура системы распознавания многогранных объектов на зашумленных изображения*. //Подводные роботы и их системы. - Владивосток: ИПМТ ДВО РАН СССР.- 1992.- С. 78-93.

21. М. D. Ageev , L. V. Kiseljov , A. Ph. Scherbatyuk. Integrated positioning systeo of . underwater robot. Intervent!on-90 (ROV'90), San-Diego, 1990.

22. A. Ph. Scherbatyuk, Y. V. Vau1in. simulation of the

Integrated Navigation System tor the Autonomous Underwater Vehicles. Black Sea'90, Varna, 1990.

23. M. D. Ageev , L. V. Kiseljov , A. Ph.Scherbatyuk. Task:, for autonomous underwater robot. ICAR'91, Pisa, 1991.

24i A. Ph. ScherL ityuk. K side scan sonar image processing systen for the survey of pipeline. Intervent ion'93 (ROV'93), Heu Orlean, 1993.

A.S.umJA'i'ßi

РАЗРАБОТКА И HCCJU&OBAIflffi МЬТОЛОВ ПОСТРОЕНИЯ СИСТШ НАВИГАЦИИ И ОРИШГИРОВАЛШ ДНЯ АШ'ОНОШШС ПОДВОДНЫХ РОБОТОВ

Автореферат

Лицензия ЛР № 040118 от 15.10.91 г. . Подписано к печати 08.10.93 г. Формат 60x64/16. Печать офсетная. Усл.п.л. 2,33, Уч.-«зд,л. 1,55, Тирак 100 экз. Заказ 142.

Отпечатано участком оперативной полиграфии издательства "Дальнаука*

690041, Владивосток, ул. Радио, 7