СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖУЩИМСЯ ОБЪЕКТОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Название	СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖУЩИМСЯ ОБЪЕКТОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Разработчик (Авторы)	Сырямкин Владимир Иванович, Соломонов Юрий Семенович, Соломонов Лев Семенович, Каменский Лев Павлович, Шидловский Виктор Станиславович, Глушков Глеб Сергеевич, Горбачев Сергей Викторович, Гафуров Антон Олегович
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2476825
Дата регистрации	01.03.2011
Правообладатель	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ)
Область применения (класс МПК)	G01C 21/14 (2006.01)

Описание изобретения

Группа изобретений относится к способу управления движущимся объектом и устройству для его осуществления. Область применения охватывает автоматическое и автоматизированное управление движением различных объектов, например транспортных роботов, судов, летательных аппаратов и т.д.

Известны и широко применяются различные способы и устройства определения координат объекта, например инерциальные, оптико-телевизионные или радиолокационные навигационные устройства [1, 2].

Существенным признаком этих способов и устройств является то, что производится анализ получаемой информации согласно определенным методикам, алгоритмам или теоретическим моделям, а затем делается вывод о координатах объекта. Так, например, вывод о местоположении объекта делается при анализе радиолокационного изображения местности [3].

Недостатки способов и устройств заключаются в низкой точности определения координат объекта и невозможности быстрой адаптации при изменении навигационной задачи. Кроме этого, указанные способы и устройства имеют низкие функциональные возможности, так как они воспринимают навигационную информацию с ограниченного количества датчиков (одного, двух и трех).

В качестве прототипа рассмотрим способ для определения координат объекта, в котором считывают (воспринимают) эталонное и текущее изображения, в результате чего получается пара сравниваемых изображений [4]. Устройство, реализующее этот способ, включает в себя картографический указатель истинного курса (КУИК), основной картографический указатель заданного курса (ОКУЗК), фильтры для фильтрации помех КУИК и ОКУЗК, блок корреляционно-экстремальной обработки информации (БКЭОИ) и блоки управления фильтрами. С помощью КУИК воспринимается текущее изображение, а с помощью ОКУЗК воспроизводится эталонное изображение, которые сравниваются в БКЭОИ и определяются координаты местоположения объекта.

Недостатки способа и устройства заключаются в низкой точности определения координат объекта из-за низкой помехоустойчивости и помехозащищенности (ограниченной возможностью фильтрации помех ТИ, ЭИ и ВКФ), невозможности быстрой адаптации при изменении навигационной задачи, низкой функциональной возможности вследствие использования одного датчика изображения (картографического указателя истинного курса), низком быстродействии из-за наличия электромеханических блоков фильтрации сравниваемых изображений и управления фильтрами.

Задачей является создание способа управления движущимся объектом и устройства с улучшенными функциональными возможностями за счет повышения точности, быстродействия определения координат движения объекта, помехоустойчивости и помехозащищенности, и как следствие, повышение оперативности выполнения навигационной задачи.

Поставленная задача достигается тем, что как и в известном способе в заявленном способе управления движущимся объектом получают картографические эталонные и текущие изображения территории, сравнивают параметры изменения текущего картографического изображения с эталонным картографическим изображением, фильтруют изображения от помех

Отличием предлагаемого способа от известного является то, что перед сравнением параметров изменения изображений определяют предварительные координаты объекта, распознают участок территории, формируют интегральное картографическое эталонное изображение и получают интегральные информативные параметры сравниваемых изображений, выделяя среди них многомерные и увеличивая последние на величину, определяемую требуемой точностью оценки координат объекта, определяют изменение геометрии, топологии и цвета участка территории, при этом дополнительно подавляют помехи нейросетевой фильтрацией, а после сравнения параметров изменения изображений оценивают местоположение объекта и производят коррекцию маршрута движения объекта.

При этом формируют интегральное картографическое эталонное изображение путем монтажа локальных участков территории по реперным точкам с помощью нейросетевых технологий.

Кроме того, получают интегральные информативные параметры сравниваемых изображений при формировании радиолокационных, телевизионных цветных или инфракрасных изображений подстилающей поверхности Земли или изображений карты звездного неба.

Формируют радиолокационные или телевизионные цветные изображения по топографическим картам Земли.

Определяют изменение геометрии, топологии и цвета участка территории для сравниваемой пары изображений при устранении рассогласований изображений по углу их относительного разворота, масштабу, крену, тангажу и цвету.

Кроме того, определяют геометрические параметры локальных и интегральных участков территории в виде периметров, площадей, радиусов, длины, ширины, количества точек перегиба контура, геометрического центра элементов изображений, постоянно наблюдаемых участков, развертки контура, перевычисления в полярную систему координат, инвертирования изображения, формирования микроплана.

При этом переход к типу изображения осуществляют на основе вычисления адаптивного коэффициента путем сравнения текущих и предельных значений интегральных информативных геометрических, топологических и цветовых параметров изображений, а также амплитудных, спектральных, структурных и дифференциальных информативных параметров взаимно-корреляционной функции.

Кроме того, корректируют маршрут движения объекта путем перенастройки работы устройства.

Кроме того, распознают участок территории с помощью нейросетевых технологий.

Целесообразно, многомерные интегральные информативные параметры сравниваемых изображений увеличивают до 1000 раз.

При этом территорией может быть наземная, подводная, воздушная территория.

Поставленная задача достигается также тем, что, как и известное заявленное устройство управления движущимся объектом, содержит последовательно соединенные синхронизатор, блок корреляционно-экстремальной обработки информации, основной картографический указатель заданного курса, блок дополнительных фильтров основного картографического заданного курса, выходом подключен ко второму входу блока корреляционно-экстремальной обработки информации, входом через блок управления фильтрами подключен к выходу блока корреляционно-экстремальной обработки информации, последний вторым входом подключен к блоку дополнительных фильтров картографического указателя истинного курса, а блок управления фильтрами вторым выходом подключен к блоку дополнительных фильтров картографического указателя истинного курса и объекту управления.

Новым является то, что оно дополнительно содержит, во-первых, последовательно соединенные блок подключения датчика изображения, адаптивный нейросетевой фильтр подавления помех и интеллектуальный блок обработки изображений, отдельным выходом подключен к входу блока подключения датчика изображения, которые введены между выходом радиолокационного картографического указателя истинного курса и отдельным входом блока корреляционно-экстремальной обработки информации, отдельным выходом подключен к интеллектуальному блоку обработки изображений, во-вторых, инфракрасный датчик изображений, блок астродатчиков, телевизионный датчик изображений, блок спутниковой навигационной системы, блок построения изображений по топографической карте подключены отдельными двунаправленными связями к блоку подключения датчика изображений, в-третьих, последовательно соединенные инерциальная навигационная система и структурно-перестраиваемый блок управления отдельными входами подключены к выходам блока корреляционно-экстремальной обработки информации, блока спутниковой навигационной системы, блока построения изображений по топографической карте и синхронизатора, а отдельными выходами подключены к объекту управления и блоку построения изображений по топографической карте, причем отдельный вход структурно-перестраиваемого блока управления подключен к выходу задатчика управления, в-четвертых, блок нейросетевого распознавания изображений отдельными входами подключен к отдельным выходам интеллектуального блока обработки изображений и синхронизатора, а отдельным выходом подключен к отдельным входам блока корреляционно-экстремальной обработки информации.

Кроме того, блок подключения датчика изображения выполнен в виде многоканального мультиплексора.

Кроме того, блок астродатчиков содержит датчики, воспринимающие карту звездного неба и радиогалактики.

Кроме того, блок спутниковой навигационной системы содержит ГЛОНАСС, GPS и/или ГАЛИЛЕО.

Кроме того, инерциальная навигационная система включает блоки гироскопов, акселерометров, управления, контроля и обработки информации.

Кроме того, блок построения изображений по топографической карте состоит из топографических и топологических карт земной поверхности, считывателя изображения с карт и автомата на перестраиваемых вычислительных средах.

Кроме того, телевизионный датчик изображений выполнен в виде телевизионной камеры, функционирующей в инфракрасном оптическом диапазоне, и содержит инфракрасный прожектор.

Кроме того, блок дополнительных фильтров картографического указателя истинного и заданного курсов и блок управления фильтрами выполнены на перестраиваемых вычислительных средах.

Формула изобретения

1. Способ управления движущимся объектом, заключающийся в том, что получают картографические эталонные и текущие изображения территории, сравнивают параметры изменения текущего картографического изображения с эталонным картографическим изображением, фильтруют изображения от помех, отличающийся тем, что перед сравнением параметров изменения изображений определяют предварительные координаты объекта, распознают участок территории, формируют интегральное картографическое эталонное изображение и получают интегральные информативные параметры сравниваемых изображений, выделяя среди них многомерные и увеличивая последние на величину, определяемую требуемой точностью оценки координат объекта, определяют изменение геометрии, топологии и цвета участка территории, при этом дополнительно подавляют помехи нейросетевой фильтрацией, а после сравнения параметров изменения изображений оценивают местоположение объекта и производят коррекцию маршрута движения объекта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что формируют интегральное картографическое эталонное изображение путем монтажа локальных участков территории по реперным точкам с помощью нейросетевых технологий.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что получают интегральные информативные параметры сравниваемых изображений при формировании радиолокационных, телевизионных цветных или инфракрасных изображений подстилающей поверхности Земли или изображений карты звездного неба.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что формируют радиолокационные или телевизионные цветные изображения по топографическим картам Земли.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют изменение геометрии, топологии и цвета участка территории для сравниваемой пары изображений при устранении рассогласований изображений по углу их относительного разворота, масштабу, крену, тангажу и цвету.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что определяют геометрические параметры локальных и интегральных участков территории в виде периметров, площадей, радиусов, длины, ширины, количества точек перегиба контура, геометрического центра элементов изображений, постоянно наблюдаемых участков, развертки контура, перевычисления в полярную систему координат, инвертирования изображения, формирования микроплана.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что переход к типу изображения осуществляют на основе вычисления адаптивного коэффициента путем сравнения текущих и предельных значений интегральных информативных геометрических, топологических и цветовых параметров изображений, а также амплитудных, спектральных, структурных и дифференциальных информативных параметров взаимно-корреляционной функции.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что корректируют маршрут движения объекта путем перенастройки работы устройства.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что распознают участок территории с помощью нейросетевых технологий.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что многомерные интегральные информативные параметры сравниваемых изображений увеличивают до 1000 раз.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что территорией может быть наземная, подводная, воздушная территория.

12. Устройство управления движущимся объектом, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, блок корреляционно-экстремальной обработки информации, основной картографический указатель заданного курса, блок дополнительных фильтров основного картографического заданного курса, выходом подключен ко второму входу блока корреляционно-экстремальной обработки информации, входом через блок управления фильтрами подключен к выходу блока корреляционно-экстремальной обработки информации, последний вторым входом подключен к блоку дополнительных фильтров картографического указателя истинного курса, а блок управления фильтрами вторым выходом подключен к блоку дополнительных фильтров картографического указателя истинного курса, и объект управления, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит, во-первых, последовательно соединенные блок подключения датчика изображения, адаптивный нейросетевой фильтр подавления помех и интеллектуальный блок обработки изображений, отдельным выходом подключен к входу блока подключения датчика изображения, которые введены между выходом радиолокационного картографического указателя истинного курса и отдельным входом блока корреляционно-экстремальной обработки информации, отдельным выходом подключен к интеллектуальному блоку обработки изображений, во-вторых, дополнительный инфракрасный датчик изображений, дополнительный блок астродатчиков, дополнительный телевизионный картографический указатель истинного курса, дополнительный формирователь картографического указателя истинного курса по топографической карте подключены отдельными двунаправленными связями к блоку подключения датчика изображений, в-третьих, последовательно соединенные дополнительный инерциальный картографический указатель истинного курса и структурно-перестраиваемый блок управления отдельными входами подключены к выходам блока корреляционно-экстремальной обработки информации, дополнительного спутникового картографического указателя истинного курса, дополнительного формирователя картографического указателя истинного курса по топографической карте и синхронизатора, а отдельными выходами подключены к объекту управления и дополнительному формирователю картографического указателя истинного курса по топографической карте, причем отдельный вход структурно-перестраиваемого блока управления подключен к выходу задатчика движения, в-четвертых, блок нейросетевого распознавания изображений отдельными входами подключен к отдельным выходам интеллектуального блока обработки изображений и синхронизатора, а отдельным выходом подключен к отдельному входу блока корреляционно-экстремальной обработки информации.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что блок подключения датчика изображения выполнен в виде многоканального мультиплексора.

14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что дополнительный блок астродатчиков содержит датчики, воспринимающие карту звездного неба и радиогалактики.

15. Устройство по п.12, отличающееся тем, что дополнительный спутниковый картографический указатель истинного курса содержит ГЛОНАСС, GPS и/или ГАЛИЛЕО.

16. Устройство по п.12, отличающееся тем, что дополнительный инерциальный картографический указатель истинного курса включает блоки гироскопов, акселерометров, управления, контроля и обработки информации.

17. Устройство по п.12, отличающееся тем, что дополнительный формирователь картографического указателя истинного курса по топографической карте состоит из топографических и топологических карт земной поверхности, считывателя изображения с карт и автомата на перестраиваемых вычислительных средах.

18. Устройство по п.12, отличающееся тем, что дополнительный телевизионный картографический указатель истинного курса выполнен в виде телевизионной камеры, функционирующей в инфракрасном оптическом диапазоне, и содержит инфракрасный прожектор.

19. Устройство по п.12, отличающееся тем, что блок дополнительных фильтров картографического указателя истинного курса, блок дополнительных фильтров основного картографического указателя заданного курса и блок управления фильтрами выполнены на перестраиваемых вычислительных средах.

20. Устройство по п.12, отличающееся тем, что структурно-перестраиваемый блок управления реализован на перестраиваемых вычислительных средах.

Изобретение "СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖУЩИМСЯ ОБЪЕКТОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ" (Сырямкин Владимир Иванович, Соломонов Юрий Семенович, Соломонов Лев Семенович, Каменский Лев Павлович, Шидловский Виктор Станиславович, Глушков Глеб Сергеевич, Горбачев Сергей Викторович, Гафуров Антон Олегович ) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога