Статьи журнала - Подводные исследования и робототехника

Все статьи: 316

25 лет ИПМТ ДВО РАН

25 лет ИПМТ ДВО РАН

Другой

Бесплатно

RCE - программная платформа для системы управления АНПА

RCE - программная платформа для системы управления АНПА

Наумов Л.А., Боровик А.И., Баль Н.В.

Статья научная

Рассматриваются вопросы создания программного обеспечения системы управления (СУ) автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА) на базе программной платформы (ПП). Приводится аналитический обзор используемых в настоящее время ПП управления роботами с учетом особых требований, выдвигаемых СУ АНПА (полностью автономная работа, работа при наличии каналов связи с низкой пропускной способностью, специфические задачи и область применения АНПА). Описываются особенности создаваемой платформы RCE (Robot Components Engine), предназначенной для системы управления АНПА. Приводится пример архитектуры программного обеспечения СУ АНПА, построенного на описываемой платформе.

Бесплатно

Автоматизация подготовки миссии для АНПА в задачах обследования акваторий

Автоматизация подготовки миссии для АНПА в задачах обследования акваторий

Багницкий А.В., Инзарцев А.В.

Статья научная

В статье рассматриваются вопросы автоматизации процесса подготовки программы-задания (миссии) для АНПА, решающего обзорно-поисковые задачи. Предлагаемая система автоматизации включает в свой состав мастер подготовки запуска АНПА и симулятор миссий. Миссия компонуется из типовых элементов покрытия, при этом параметры каждого из них рассчитываются автоматически, исходя из задач запуска. Рассмотрены алгоритмы автоматизированного планирования траектории покрытия для акваторий произвольной формы. Результирующая траектория движения АНПА может быть далее детально просмотрена в двумерном или трехмерном представлении. Предлагаемый комплекс средств автоматизации освобождает оператора от выполнения рутинных операций и также может быть использован как тренажёрное средство.

Бесплатно

Автоматическое позиционирование необитаемого подводного аппарата над объектами морского дна с использованием фотоизображений

Автоматическое позиционирование необитаемого подводного аппарата над объектами морского дна с использованием фотоизображений

Костенко В.В., Павин А.М.

Статья научная

Стабилизация подводных аппаратов над объектами морского дна находит применение во многих прикладных задачах в современной морской индустрии. Решение данной задачи без использования визуальных ориентиров ведет к накоплению ошибки счисления и, как следствие, плавному дрейфу аппарата в сторону накопленной ошибки. Цель работы - обосновать структуру и алгоритмы программного обеспечения, предназначенного для удержания подводного аппарата над объектами морского дна в автоматическом режиме. Исходной информацией для удержания служит последовательность цифровых фотоизображений донного объекта, получаемая от видеосистемы аппарата-робота. В качестве объектов морского дна могут выступать любые объекты произвольной формы. Таким образом, задача определения смещения аппарата по последовательности двух изображений сводится к задаче распознавания, где опорный кадр представляет собой искомый объект (шаблон), который необходимо обнаружить на текущем фотокадре и определить его параметры. Применяемый алгоритм распознавания использует ключевые точки на изображении и накопитель Хаффа. Для устранения колебаний в продольном и поперечном направлении относительно распознанного объекта используются показания доплеровского лага. Применяемые в системе стабилизации алгоритмы управления и распознавания обладают низкой ресурсоемкостью, что позволяет использовать их на борту аппарата в автономном режиме. Проведенные морские испытания подтвердили работоспособность алгоритмов и программного комплекса в целом.

Бесплатно

Автоматическое приведение автономного подводного робота к гидроакустическому маяку

Автоматическое приведение автономного подводного робота к гидроакустическому маяку

Павин A.M. А.М.

Статья обзорная

Обсуждаются вопросы навигации и управления автономным необитаемым подводным аппаратом во время приведения его в район, обозначенный гидроакустическим маяком. Дается описание математического и алгоритмического обеспечения программного модуля, осуществляющего управление подводным аппаратом. Приводятся результаты морских испытаний

Бесплатно

Автономные необитаемые подводные аппараты для поиска и уничтожения мин

Автономные необитаемые подводные аппараты для поиска и уничтожения мин

Илларионов Г.Ю., Сидоренко В.В., Смирнов С.В.

Статья

Бесплатно

Автономный подводный аппарат - идеальная прецизионная платформа для подводных гравиметрических измерений

Автономный подводный аппарат - идеальная прецизионная платформа для подводных гравиметрических измерений

Агеев М.Д.

Статья научная

Обсуждается проблема производства высокоточных гравиметрических измерений с помощью автономного подводного аппарата. Рассматривается методологическая связь задач повышения точности гравиметрических измерений и навигации с ориентированием в инерциальном пространстве. Отмечаются преимущества автономного подводного аппарата при решении данного класса задач.

Бесплатно

Акустическое зондирование верхнего слоя морской воды в различных районах океана

Акустическое зондирование верхнего слоя морской воды в различных районах океана

Акуличев В.А., Буланов В.А., Корсков И.В., Попов П.Н.

Статья научная

Работа была поддержана грантами РФФИ № 03-02-16710, 06-05-65095, РФФИ-ДВО № 06-05-96206, а также грантом ДВО РАН № 06-1-П17-071 Программы № 17 фундаментальных исследований РАН.

Бесплатно

Алгоритм реконструкции профиля акустического поля по данным точечных измерений

Алгоритм реконструкции профиля акустического поля по данным точечных измерений

Макаров Д.В.

Статья научная

Разработан метод расчета непрерывного профиля акустического поля по данным точечных измерений с помощью гирлянды гидрофонов. Метод основан на использовании функций дискретного представления переменных. Показано, что данный метод обеспечивает практически точное воспроизведение профиля акустического поля, если вертикальная длина волны звука превышает удвоенное расстояние между соседними гидрофонами. В случае, когда акустическое поля локализовано по глубине за счет существования приповерхностного или придонного звукового канала, требуемая для реконструкции длина гирлянды гидрофонов может быть уменьшена.

Бесплатно

Алгоритмы анализа и цифровой обработки гидролокационных изображений

Алгоритмы анализа и цифровой обработки гидролокационных изображений

Сай С.В., Шоберг А.Г., Бурдинский И.Н., Наумов Л.А., Золотарев В.В.

Статья научная

В работе представлены алгоритмы обработки и анализа подводных изображений. В их числе фильтрация, сжатие, временная автоматическая регулировка усиления, редактирование, измерение навигационных параметров. Данные алгоритмы реализованы в виде компьютерной программы-редактора, которая прошла успешные испытания в системах технического зрения подводных роботов, созданных в ИПМТ ДВО РАН.

Бесплатно

Алгоритмы инспекции локальных объектов донного промышленного оборудования с применением АНПА

Алгоритмы инспекции локальных объектов донного промышленного оборудования с применением АНПА

Инзарцев А.В., Панин М.А., Бобков В.А.

Статья научная

АНПА могут быть применены для автоматизированной инспекции объектов подводных добычных комплексов. При наличии априорной информации об объекте (его модели) целью обследования может быть детальная фотосъемка заданных фрагментов объекта. Для выхода АНПА к этим фрагментам используются алгоритмы точной навигационной привязки к объекту на базе анализа последовательности стереоизображений и имеющейся информации о расположении характерных точек объекта. В случае отсутствия априорной информации целью обследования может быть построение детальной 3D модели объекта (с помощью лазерного сканера или многолучевого эхолокатора). Для этого АНПА производит первоначальное обнаружение (локализацию) объекта. Далее его траектория формируется динамически от одной видовой позиции к другой по мере поступления новой информации об объекте. В качестве критерия при выборе очередной видовой позиции используется оценка ее информативности (т.е. объем получаемой новой информации об объекте). Итоговая модель объекта формируется по собранной информации с использованием методов фотограмметрии. В работе рассматриваются подходы и алгоритмы, которые могут быть использованы при обследовании объектов для этих двух случаев.

Бесплатно

Алгортимы обработки видеоизображений для решения некоторых задач управления и навигации автономных необитаемых подводных аппаратов

Алгортимы обработки видеоизображений для решения некоторых задач управления и навигации автономных необитаемых подводных аппаратов

Борейко А.А., Воронцов А.В., Кушнерик А.А., Щербатюк А.Ф.

Статья научная

Рассмотрен подход к решению двух задач для автономных необитаемых подводных аппаратов на основе обработки видеоизображений. Одна из них связана с организацией приведения АНПА к стыковочному модулю (СМ) донной станции в зоне визуальной видимости на основе выделения искусственных ориентиров, расположенных на СМ. Другой задачей является обеспечение точной локальной навигации АНПА вблизи объекта работ, на основе обработки последовательных видеоизображений, содержащих случайные объекты. Описаны алгоритмы и приведены некоторые результаты их работы с модельными и реальными подводными изображениями.

Бесплатно

Анализ применимости первичных гидролокационных данных для синтезирования апертуры антенн

Анализ применимости первичных гидролокационных данных для синтезирования апертуры антенн

Агафонов И.Б., Золотарв В.В., Мадисон Е.А.

Статья научная

Анализируются результаты эксперимента по накоплению многоканальных гидролокационных данных и дается оценка их применимости для формирования синтезированной апертуры. Рассматриваются структура гидролокационного комплекса «Синтез», методы анализа и постобработки гидролокационных и навигационных данных. Из анализа следуют оценки качества полученных экспериментальных данных и работоспособности комплекса. Перечислены задачи по усовершенствованию аппаратуры и алгоритмов синтезирования гидролокационной апертуры.

Бесплатно

Анализ применимости спутниковых данных по цвету моря в Амурском заливе в летний период

Анализ применимости спутниковых данных по цвету моря в Амурском заливе в летний период

Салюк П.А., Степочкин И.Е., Захарков С.П., Игнатьева Е.С., Яковлева Д.А., Шупило А.И., Качур В.А., Нагорный И.Г.

Статья научная

Амурский залив испытывает значительную антропогенную нагрузку, поэтому важным является организация многоуровнего мониторинга для осуществления оперативного экологического контроля. Цель данной работы заключается в проведении экспериментальных исследований, ориентированных на решение следующих задач: определение оценок эффективности спутникового зондирования цвета моря в оптически сложных водах морских акваторий, проведение подспутниковых подводных экспериментов и определение глубины слоев, значимо влияющих на формирование оптического сигнала, регистрируемого из космоса. Для решения поставленных задач проведено два океанографических разреза, на которых выполнены вертикальные измерения биооптических и гидрологических параметров в морской толще. С этой целью были проанализированы спутниковые изображения радиометров MODIS-Aqua, MODIS-Terra, VIIRS-NPP с применением алгоритмов атмосферной коррекции NIR и MUMM, а также биооптического алгоритма OC-3. Показано, что в водах залива в августе цвет моря формируется в основном в верхнем 10-метровом слое, который подвержен речному стоку и содержит большое количество растворенных и взвешенных веществ. Влияние дна и придонных макроводорослей не должно проявляться на глубинах более 15 метров. Для корректного применения спутниковых данных строго обязательно использование алгоритма MUMM и рекомендуется организация автоматизированной сети подспутниковых наблюдений.

Бесплатно

Аналитические свойства и функциональные возможности системы расчета пространственной структуры и параметров гидроакустического поля

Аналитические свойства и функциональные возможности системы расчета пространственной структуры и параметров гидроакустического поля

А.М. Василенко, В.А. Пятакович

Статья научная

Приводятся результаты очередного этапа научных исследований авторов по вопросу создания системы мониторинга морских акваторий на основе разработок нелинейной просветной гидроакустики и нейросете‑ вых технологий распознавания образов объектов. Проведена оценка достоверности результатов программы расчета характеристик морской среды как основного элемента структуры информационно-аналитической системы. Получены результаты расчетов характеристик морской среды при прохождении циклонического вихря. На примере района юго-восточной части п-ова Камчатка проиллюстрирован алгоритм выбора потенциально места установки глубоководной приемной системы. Смоделированы условия распространения звука на дистанциях 500 км, показано влияние сложного рельефа дна и различных глубин расположения источника звука на условия приема гидроакустических сигналов.

Бесплатно

Аномальные особенности структуры поля вектора интенсивности в акустических волноводах

Аномальные особенности структуры поля вектора интенсивности в акустических волноводах

Щуров В.А., Черкасов А.В., Касаткин Б.А., Злобина Н.В., Касаткин С.Б.

Статья научная

Выполнен анализ энергетической структуры звуковых полей в слоистых средах, предсказывающий возникновение резонансных явлений, сопровождающих захват энергии звуковых волн при полном внутреннем отражении. Получены аналитические оценки вертикальной компоненты вектора интенсивности и ее периодической изменчивости по продольной координате, характеризующие резонансную реакцию волновода. На основе теоретического анализа сделан важный вывод о возможности возбуждения в волноводе Пекериса обобщенной волны пограничного типа, не имеющей критической частоты. Однако эта волна принадлежит комплексному угловому спектру источника и характеризуется квадрупольным типом распределения горизонтальных потоков мощности в области определения. Приведены экспериментальные результаты, подтверждающие аномальные особенности поля вертикальной компоненты вектора интенсивности и вихревую структуру поля самого вектора интенсивности.

Бесплатно

Аномальные свойства звуковых полей вблизи морского дна. Часть 1

Аномальные свойства звуковых полей вблизи морского дна. Часть 1

Касаткин Б.А., Злобина Н.В., Касаткин С.Б.

Статья научная

Представлен обзор экспериментальных данных, связанных с отражением и преломлением звуковых волн на границе раздела вода-морское дно, которые не находят объяснения в рамках классической теории и считаются аномальными. Для объяснения экспериментальных результатов аномального характера предложена несамосопряженная модельная постановка граничных задач на отражение сферической волны в слоистой среде, которая адекватна экспериментальным данным. В соответствии с предложенной модельной постановкой выполнены теоретические расчеты, которые не только объясняют экспериментальные данные аномального характера, но и предсказывают эффект самофокусировки звукового поля на оси симметрии в полупространстве, появляющийся при участии сходящейся волны отдачи. Приведены экспериментальные результаты профилирования морского дна, подтверждающие выводы теории. Отмечается важность правильного описания пограничных волновых процессов, оказывающих существенное влияние на работу гидроакустических систем автономных необитаемых подводных аппаратов, работающих вблизи морского дна.

Бесплатно

Аномальные свойства звуковых полей вблизи морского дна. Часть 2

Аномальные свойства звуковых полей вблизи морского дна. Часть 2

Касаткин Б.А., Злобина Н.В., Касаткин С.Б.

Статья научная

Сформулированы физические основы перехода к несамосопряжённой модельной постановке граничных задач при описании пограничных явлений в акустике слоистых сред. Приведены экспериментальные результаты, подтверждающие сложный характер звукового поля вблизи морского дна, не имеющие адекватного объяснения в рамках классической акустики, использующей самосопряжённую модельную постановку. Физически обоснован процесс формирования придонной волны пограничного типа на границе раздела вода–морское дно. Приведены результаты экспериментальных исследований придонной волны на гидрофизическом полигоне Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН, подтверждающие выводы теории. Отмечается важная роль придонной волны при разработке средств гидроакустического навигационного обеспечения и средств гидроакустической связи для АНПА дальнего радиуса действия.

Бесплатно

Аномальные свойства звуковых полей вблизи морского дна. Часть 3

Аномальные свойства звуковых полей вблизи морского дна. Часть 3

Касаткин Б.А., Злобина Н.В., Касаткин С.Б.

Статья научная

Сформулированы физические основы перехода к несамосопряжённой модельной постановке граничных задач при описании резонансных явлений в регулярных и нерегулярных (клиновидных) волноводах. Приведены экспериментальные результаты, подтверждающие резонансный характер возбуждения звукового поля в береговом клине, не имеющие адекватного объяснения в рамках классической акустики, использующей самосопряжённую модельную постановку. Физически обоснован процесс трансформации вытекающих нормальных волн в поле типа стоячей волны в каустических сечениях клиновидного волновода с образованием продольного резонанса. Отмечается особый характер резонансных явлений при возбуждении придонной волны, играющей важную роль при разработке средств гидроакустического навигационного обеспечения и средств гидроакустической связи для АНПА дальнего радиуса действия.

Бесплатно

Журнал