2024. № 136

Механика

Щемелев В. И., Ермаков А. И.

В настоящее время проблемы динамической прочности рабочих колёс ГТД решаются за счёт применения частотной отстройки от резонансов. В большинстве случаев частотную отстройку можно выполнить только с использованием оптимального проектирования облика ротора ГТД, что требует большого объёма вычислений, в особенности если рабочие колёса ротора значительно влияют на колебания друг друга. Таким образом, для ускорения проектирования двигателя требуется создание более эффективных методов расчёта колебаний рабочих колёс. Разработан волновой лопаточный конечный элемент с шестью степенями свободы в каждом узле. Он представляет собой дискретный кольцевой набор одинаковых участков лопаток рабочих колёс. Для его разработки использована определяющая система уравнений, которая получена преобразованием дифференциальных уравнений, описывающих крутильно-изгибные колебания лопаток. Преобразование выполнено на основе использования свойств спектров собственных движений конструкций, обладающих поворотной симметрией. Матрицы жесткостей и масс волнового лопаточного элемента построены методом Галёркина с использованием определяющей системы уравнений и линейных функций формы. Полученные матрицы являются эрмитовыми, что позволяет провести линейную зависимость между амплитудами бегущих волн усилий и перемещений для обеих границ волнового лопаточного элемента, с учётом наличия угла сдвига. Разработанный конечный элемент позволяет определять динамические характеристики лопаточных венцов ГТД.

Ключевые слова: метод конечных элементов, волновой лопаточный конечный элемент, модальный анализ

Блинов А. О., Борисов А. В., Мухарлямов Р. Г., Гончарова И. А., Борисова В. Л.

В статье рассмотрена достаточно приближенная к реальности модель звена переменной длины, содержащая магнитно-реологическую жидкость для активного управления ее жесткостью под действием изменяющегося внешнего магнитного поля. Новизна модели заключается в наличии подвижного полюса в нижней точке звена с заданным законом движения. Таким образом, модель звена имеет семь степеней свободы: три поступательных движения полюса, три вращения вокруг полюса и переменная длина звена при движении верхней части относительно полюса. Динамика звена описывается уравнениями Лагранжа, составляющими систему семи обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка. В качестве модели управления выбран программный метод задания движения и на его основе определены моменты и силы, которые необходимо приложить для реализации заданных движений звена. Созданная модель звена при соединении в многозвенную конструкцию может найти применение при разработке экзокостюмов в виде скафандров, защитных экзоскелетов, усиливающих и поддерживающих физические возможности пилотов и космонавтов в авиакосмической отрасли.

Ключевые слова: скафандр, экзокостюм, экзоскелет, изменяемая длина, магнитно-реологическая жидкость, управляемая жесткость

Косенко И. И., Кулешов А. С., Шишков А. А.

При создании моделей различных технических устройств и процессов достаточно часто используются механические системы с неголономными связями. В качестве примера можно привести классическую работу М.В. Келдыша [1], в которой была предложена неголономная механическая модель, описывающая эффект «шимми» – явление интенсивных угловых автоколебаний передних колес самолетов [2]. Поэтому интерес представляет и дальнейшее исследование классических задач неголономной механики, которые теперь могут быть изучены при помощи современных математических, символьных и численных методов. Одной из таких задач динамики неголономных систем является задача о качении тяжелого однородного шара по заданной абсолютно шероховатой поверхности вращения. Эта задача рассматривалась ещё в конце XIX – начале XX века в работах Э. Дж. Рауса и Ф. Нётера [3, 4]. Причем в этих работах заданной считалась поверхность, на которой при движении располагается геометрический центр шара, а не опорная поверхность, по которой шар катится. В работе показано как, задавая в явном виде поверхность, по которой движется центр шара, привести уравнения движения шара к системе уравнений, записанной в форме Коши, то есть свести задачу описания движения шара к решению задачи Коши. Коэффициенты соответствующих уравнений будут зависеть от характеристик поверхности, по которой движется центр шара, её главных кривизн и коэффициентов Ламе. Если уравнения движения некоторой механической системы записаны в форме Коши, то удобно провести численный анализ рассматриваемой системы. Поэтому с помощью комплекса символьных вычислений MAPLE был проведен численный анализ уравнений движения шара по поверхности параболоида вращения. Полученные численно результаты подтверждают аналитически доказанные утверждения о движении шара по параболоиду вращения. 

Ключевые слова: неголономная система, однородный шар, поверхность вращения

Крупенин А. М.

В работе предложен новый метод построения кинетической диаграммы скорости роста трещины усталости по экспериментальным данным. Метод обладает тем преимуществом, что позволяет учитывать не только количественные, но и качественные характеристики экспериментальных данных. В качестве результата получается кинетическая диаграмма, представляющая из себя функцию, а не разброс точек. По построенной кинетической диаграмме также определяются ее характеристики: границы участка устойчивого роста трещины, коэффициенты уравнения Пэриса, а также коэффициенты уравнения, описывающего первый участок кинетической диаграммы.

Ключевые слова: кинетическая диаграмма, скорость роста трещины усталости, уравнение Пэриса, первый участок кинетической диаграммы

Сназин А. А., Шевченко В. И.

Поиск оптимальных методов взаимодействия со сверхзвуковыми потоками с помощью выдуваемых газовых струй - важное и актуальное направление, которому сейчас уделяется большое внимание. В данной работе проведено подробное исследование взаимного влияния системы выдуваемых струй аргона с набегающим сверхзвуковым потоком в расчетной области с уступом и без. Варьировался угол схождения и расхождения выдуваемых струй аргона с целью исследования его влияния на эффективность перемешивания аргона со сверхзвуковым потоком в расчетной области. Полученные результаты показывают, что добавление уступа на верхнюю стенку расчетной области при максимальном угле расхождения α = -30° позволяет стабилизировать площадь проходного сечения, занимаемую аргоном таким образом, что она не меняется на протяжении всей длины до выхода из расчетной области и равна Δ ≈ 33%, что показывает лучшую эффективность перемешивания аргона со сверхзвуковым потоком.

Ключевые слова: выдув струи газа, сверхзвуковой поток, адаптация сетки, скачки уплотнения

Иванов М. Ю., Городнов А. О., Лаптев И. В., Сидоренко Н. Ю., Малахов А. С., Реш Г. Ф.

Рассмотрены особенности создания физико-математической модели движения жидкости в пористой структуре (пористом сетчатом материале) гидравлического фильтроэлемента. Актуальность адекватного компьютерного моделирования функционирования фильтроэлемента обусловлена необходимостью разработки цифрового двойника гидравлической системы, содержащей такие устройства. Приведено описание процедуры валидации компьютерной модели нестационарных физических процессов в рассматриваемой пористой структуре. При валидации использованы эмпирические данные, полученные из проливочных испытаний образца пористого сетчатого материала. Результаты моделирования пополняют фундаментальную теорию об изучении гидравлических свойств пористых проницаемых материалов.

Ключевые слова: компьютерная модель, коэффициент гидравлического сопротивления, метод контрольных объёмов, пористый сетчатый материал

Башарина Т. А., Левина А. В., Глебов С. Е., Шматов Д. П., Дроздов И. Г.

Для повышения ресурса и энергетических характеристик ракетных двигателей внедряются инновационные конструкторские решения и новые технологии производства, совокупность которых отражена в системе охлаждения ракетного двигателя с пористыми структурами, изготовленными аддитивным способом. Проведены вычислительный эксперимент и исследовательские гидродинамические испытания охлаждающего тракта двигателя с аддитивными пористыми структурами. В ходе исследований методом полиномиальных аппроксимаций были определены критериальные зависимости вязкостного и инерционного коэффициентов сопротивления пористой структуры, изготовленной аддитивным способом. Доказана применимость законов теории фильтрации пористых тел в аддитивных пористых структурах с полной геометрической идентификацией путем постановки математической модели с учетом суперпозиции вязкостного и инерционного коэффициентов сопротивления. Установлено влияние степени анизотропии среды на достоверность вычислительного эксперимента при математической модели с учетом суперпозиции вязкостной и инерционной составляющей.

Ключевые слова: жидкостный ракетный двигатель, пористая структура, тракт охлаждения, гидравлические исследования, математическое моделирование, гидродинамические испытания, аддитивное производство

Захаров И. И., Алероев Т. С.

Данная работа посвящена разработке принципиально новых приближенных аналитических методов изучения математических моделей тепломассообмена с помощью дробного исчисления. Полученные результаты могут иметь применения в различных областях прикладной математики и техники. В частности, при проектировании современных ракетных двигателей (сверхзвуковых реактивных двигателей). Работа содержит аналитическое и приближенное решение одномерного уравнения дробной адвекции-диффузии в пространстве (дробная производная рассматривается в смысле Капуто, случай с дробной производной в смысле Римана-Лиувилля подробно рассмотрен в [1]).

Ключевые слова: приближенные вычисления, дробное исчисление, дробное уравнение адвекции-диффузии, дробная производная Капуто, собственное значение, собственная функция, функция Миттага-Леффлера

Радиотехника, вычислительная техника, приборостроение и связь

Дмитриевцев А. Ю., Зырянов Ю. Т., Нури А. Н.

В представленной работе авторы разработали алгоритм, который предназначен для диагностирования измерительной системы построенной на кольцевой фазированной антенной решетки (КФАР), в которой в качестве излучателей используются микрополосковые излучатели с экспоненциальным раскрывом щели (излучатель Вивальди), широко используемой в радиотехнических системах, авиационной и ракетной технике. Главным достоинством излучателей, используемых в КФАР является широкий диапазон частот, в которых может работать данный излучатель, без изменения его геометрических размеров. Рассмотрен упрощенный метод математического расчета диаграммы направленности КФАР. Данный подход позволяет осуществлять расчеты без уменьшения достоверности искомых характеристик объекта исследования, но при этом используемый метод позволяет не затрачивать большого количества вычислительных ресурсов оборудования, на котором производится расчет, в связи со снижением количества действий, необходимых для вычислений. Диагностирование основных параметров проводилось с помощью высокочастотного измерительного оборудования, которое позволяет провести все необходимые измерения, на основании которых можно сделать последующие выводы. В результате анализа измеренных параметров КФАР было произведено сравнение полученных данных, с результатами полунатурного моделирования, что подтвердило работоспособность разработанного подхода. Полученные результаты измерения отличаются в малой степени от результатов моделирования в специальном программном комплексе. Основным преимуществом является возможность анализа основных параметров диагностируемой КФАР в реальном времени, а также возможность сравнивать их с результатами моделирования в программном комплексе. Благодаря перспективности данного способа контроля, в дальнейшем планируется усовершенствование метода, путем автоматизации снятия характеристик с объекта диагностирования.

Ключевые слова: диагностирование измерительной системы, кольцевая фазированная антенная решетка, комплекс высокочастотного оборудования, микрополосковые излучатели

Орехович Р. А.

Статья посвящена вопросу обеспечения отказобезопасности комплекса бортового оборудования (КБО) беспилотного летательного аппарата (БПЛА) большой продолжительности полета. Данная направление исследований является актуальным аспектом в развитии беспилотных систем. БПЛА находят широкое применение в современных вооруженных конфликтах и в различных секторах экономики, ежегодно увеличивается количество задач, возлагаемых на беспилотные системы.

В независимости от сферы применения и класса БПЛА основным свойством, которым должен обладать БПЛА это надежность функционирования. Она обеспечивается различными способами, такими как резервирование, комплексирование и реконфигурация, но необходимые значения показателей надежности не достигаются. Создание избыточных реконфигурируемых КБО является безальтернативным путем достижения предельно возможной надежности этих комплексов в условиях, как ограниченной надежности используемых компонентов, так и воздействия широкого спектра внешних факторов. Современные подходы к управлению избыточности направлены на обеспечение выполнения функций отказавших компонентов на другие, исправные компоненты КБО.

В статье описывается экспериментальная методика функциональной реконфигурации, позволяющая оптимизировать работу КБО, обеспечить его максимальную эффективность и функциональность. Она основана на адаптивном способе функциональной реконфигурации КБО, заключающийся в внедрении блока адаптации, формирующий показатели функциональной эффективности (ПФЭ) компонентов на основе использования информации о режимах работы, командах оператора и другой внешней информации, а также информации о техническом состоянии функциональных модулей на основе нечеткого логического подхода.

Для апробации предложенной методики разработана функциональная математическая модель КБО, которая создана в интерактивной среде для программирования и численных расчетов MATLAB со специальными инструментальными средствами для анализа, проектирования и моделирования систем нечеткой логики Fuzzy Logic Toolbox. Рассмотрена работа методики на примере отказа одного вычислителя КБО, результатом которой является перераспределение задач между вычислителями, что повышает вероятность выполнения боевой задачи.

Предложенная в статье методика и математическая модель адаптивной функциональной реконфигурации КБО БПЛА позволяет определять ПФЭ конфигураций компонентов КБО на основе нечетко-логического подхода, что позволяет выполнить боевую задачу без потери вычислительной нагрузки с имеющимся ресурсами компонентов КБО БПЛА.

Ключевые слова: управление, надежность, беспилотный летательный аппарат, функциональная реконфигурация

Осипов Н. А., Мусиенко А. С.

Рассматривается применение методов нечеткой логики для обоснования решающего правила перехода с нормального контроля на ослабленный контроль при проведении контрольных испытаний элементов космических средств с целью сокращения объема тестовой выборки и получения более достоверного решения о годности партии. Основным преимуществом предлагаемого подхода является возможность учета разнородных и взаимосвязанных факторов, оказывающих влияние на процесс проведения испытаний, в условиях, когда эти взаимосвязи не всегда ясны и очевидны и могут оставаться неизвестными до некоторого момента времени. Приводится реализация данного подхода при проведении контрольных испытаний, предлагается методика расчета агрегированного показателя, определяющего возможность определения плана выборочного контроля на основе приемлемого уровня качества, что способствует влиянию на решения поставщика путем возможного отклонения партий, а также поддержанию среднего уровня качества процесса в соответствии с установленным приемлемым уровнем качества, одновременно обеспечивая выбранную верхнюю границу риска потребителя.

Ключевые слова: контрольные испытания, планы выборочного контроля, риск потребителя, функция принадлежности, консолидированная оценка

Новиков А. Н.

Истребительная авиация играет важную роль в обеспечении безопасности и суверенности Российской Федерации. Современные российские самолеты истребительной авиации оснащаются бортовыми радиотехническими комплексами, от которых во многом зависит успех выполнения поставленных задач. Одним из основных элементов любого радиотехнического комплекса является антенна, к которой предъявляются ряд требований по первичной обработке сигналов. К антеннам, позволяющим производить обработку сигналов, относятся адаптивные антенные решетки. Теория адаптивных антенных решеток в настоящее время разработана только для узкополосных, а точнее – для гармонических сигналов. Однако современные реалии диктуют необходимость применения сигналов все с большим спектром, что делает теорию адаптивных антенных решеток малоэффективной для такого рода сигналов. Однако разработанная теория обработки гармонических сигналов стала фундаментом для разработки теории обработки широкополосных сигналов в адаптивных антенных решетках. При этом за основу взято частотное, а не временное представление сигнала. Были выведены аналитические соотношения для формирования оптимальных весовых коэффициентов в каналах обработки адаптивной антенной решетки, зависящих от частоты. Реализация оптимальных весовых коэффициентов на практике невозможна ввиду непрерывности и бесконечности спектра широкополосного сигнала. Однако оптимальное представление позволило сформулировать подход к нахождению квазиоптимальных весовых коэффициентов, суть которого заключается в нахождении на определённых частотах спектра полезного широкополосного сигнала оптимального вектора весовых коэффициентов и его интерполяция на других частотах спектра полезного широкополосного сигнала различными интерполяционными полиномами. При этом частоты, на которых оптимально определялся вектор весовых коэффициентов, выбирались произвольно с одинаковым дискретным интервалом без учета спектральной структуры полезного широкополосного сигнала. Однако проведенный анализ показал, что на тех частотах, на которых спектральная плотность полезного сигнала низкая воздействие помехового сигнала наиболее эффективно и наоборот. В связи с этим был разработан способ, который учитывает спектральную плотность полезного сигнала при формировании квазиоптимальных весовых коэффициентов. Данный способ позволяет рационально распределить оптимальные весовые коэффициенты по спектру полезного широкополосного сигнала и адаптироваться к помеховым сигналам более эффективно.

Ключевые слова: антенная решетка, вектор весовых коэффициентов, широкополосный сигнал, спектральная плотность, интерполяция

Бужин И. Г., Антонова В. М., Поздняков Р. В., Миронов Ю. Б.

В современных системах управления и обработки информации авиационно-космических летательных аппаратов приобретает популярность использование в качестве сетевой инфраструктуры whitebox-коммутаторов с открытыми сетевыми операционными системами на базе сетевых чипов ASIC. Цель данной статьи является: выявление особенностей обработки сетевого трафика в whitebox-коммутаторах и разработка общих рекомендаций для их устранения. Результаты: Выявлены особенности и проблемные места при обработке сетевого трафика с помощью whitebox-коммутаторов третьего уровня на базе ASIC, а также предложены общие рекомендации для предотвращения сбоев и ошибок при обработке трафика.

Ключевые слова: whitebox-коммутатор, ASIC, Kernel Routing, Сетевая Операционная Система (СОС), Сетевой трафик

Гаврилов К. Ю., Козлов Р. Ю.

Для радиолокатора зондирования помещения через стену предложен алгоритм формирования траекторий целей, который позволяет на основе последовательности измеренных в течение нескольких кадров значений координат целей строить траекторию ее перемещения на основе линейной аппроксимации, использующей ограниченный временной интервал. Длительность этого временного интервала должна быть небольшой (считается, что это интервал линейного перемещения цели), он должен включать число кадров, не превышающее десяти (соответствует длительности интервала не более одной секунды). 
Описана методика разработки алгоритма формирования сглаженной траектории цели, в котором вместо использования среднеарифметических усредненных значений координат целей в соседних кадрах предложено использовать медианное значение. Путем статистического моделирования показано, что в случае наличия интерференционных помех, приводящих к появлению аномальных ошибок измерения координат целей, предложенный метод позволяет существенно – более чем в 2 раза, снизить значение среднеквадратической ошибки аппроксимирующей траектории цели.
Полученные результаты получили подтверждение при натурных испытаниях с макетом радара при формировании траекторий перемещения людей, зондируемого через кирпичную стену.

Ключевые слова: Радиолокационное зондирование помещений через стену, сигнал со ступенчатой частотной модуляцией, межпериодная обработка информации, оценка траектории перемещения людей, интерференционные помехи

Цымбал М. Р., Семичастнов А. Е., Балакин Д. А., Удалов Н. Н.

В статье представлены основные этапы разработки цифрового двойника наземной радионавигационной системы. В качестве методологии разработки выбран подход модельно-ориентированного проектирования. В качестве инструмента реализации наземной радионавигационной системы применяется математическая среда моделирования Engee. Также в статье представлены базовые узлы наземной радионавигационной системы, приведены основные результаты моделирования и обработки выходных сигналов.

Ключевые слова: цифровой двойник, модельно-ориентированное проектирование, среда моделирования Engee, наземная радионавигационная система

Алиева А. Д., Агамалиев Р. М.

Такие летательные поражающие средства как ракеты, снаряды, авиабомбы могут быть эффективно применены только в случае их совместного функционирования с системой их наведения на цель. При построении критериев эффективности систем наведения следует учитывать важную роль указанных средств поражения на поле боя, а также требование высокой надежности их доставки на цель. Высокая эффективность работы систем наведения может быть достигается путем применения совершенных математических моделей цепи управления системы наведения. Создаваемые математические модели и алгоритмы наведения ракет должны пройти тестирование с применением всевозможных оптимизационных процедур. Подобные требования актуальны не только для систем внешного наведения управляемых ракет, но и для систем самонаведения снарядов и беспилотных летательных аппаратов. Представленная статья посвящена анализу экстремальных режимов работы полуактивной системы наведения оптически управляемой ракеты на цель. Рассматривается случай теплоизлучающей цели и применения пироэлектрических датчиков Проанализированы два режима функционирования системы: (а)наличие ограничение на передвижение излучателя в сторону цели, (б) наличие ограничение на передвижение запускателя  ракет в сторону цели. В первом режиме определена функциональная зависимость расстояния излучателя до цели от независимой переменной, когда функционал цели достигает минимума.    Во втором режиме определена функциональная зависимость расстояния запускателя ракет до цели от независимой переменной, при которой функционал цели достигает минимума. Выявленные два режима охарактеризованы в качестве экстремально нежелательных, которых следует избегать.

Ключевые слова: система наведения, оптимизация, управляемая ракета, пироэлектрический датчик, функционал цели

Информатика, моделирование и управление

Эзрохи Ю. А., Каленский С. М.

В статье проанализированы основные способы представления характеристик компрессора в математической модели авиационного газотурбинного двигателя. Рассмотрены особенности их реализации в аппроксимированном виде и табличной форме.
Предложен новый подход к формированию характеристик компрессора с учетом параметров рабочего тела на выходе, который позволяет сделать их представление в виде напорных веток с более монотонным протеканием, что существенно облегчает их аппроксимацию при использовании в математической модели ГТД.


Ключевые слова: характеристики компрессора, аппроксимация характеристик, математическая модель двигателя

Бебешко А. С., Иванов П. И.

Задача навигации и наведения системы: объект-управляемая планирующая парашютная система на цель, является одной из важнейших в теории и практике управляемых парашютных систем. Проблемной частью этой задачи является навигация и наведение в автоматическом режиме в условиях сложного рельефа местности и сложной ветровой обстановки в зоне наведения. В настоящей работе приведен пример разработки метода и построения математической модели наведения системы объект-управляемая планирующая парашютная система на цель с учетом рельефа местности в автоматическом режиме (в режиме радиомолчания).

Ключевые слова: навигация и наведение, система объект-управляемая планирующая парашютная система

Балакирев Н. Е., Фадеев М. М., Родионов В. С.

В статье рассматривается возможность использования качественного подхода при раскрытии информационного содержания потоков данных волновых явлений. Вскрытие такого содержания является основой распознавания речи или интегрального, информационного анализа сложных природных явлений на основе рассмотрения волновых сигналов. Предлагается механизм описания волн в виде логико-лингвистических последовательностей на теоретической основе в виде системы отношений, позволяющий рассматривать и описывать поток данных волновых явлений как последовательность структур, выступающих в качестве исходного алфавита знаков.

Ключевые слова: информационное содержание, распознавание, качественный подход

Гусейнова Р. О., Гумбатов Д. А.

Особое место при решении задач проектирования БПЛА занимают вопросы аэродинамического обеспечения устойчивости полета. В методе робастной разработки MALE UAV рассматриваются основные факторы, влияющие на длительность полета БПЛА, такие как высота полета, скорость, влияние ветра, эффективность работы пропеллера. Учет таких факторов в методе робастной разработки включающего проведения оптимизацию и вероятностного анализа является существенным преимуществом робастного подхода по сравнению с традиционной оптимизацией без учета случайных факторов. Целью настоящей работы является дальнейшее усовершенствование процесса робастной оптимизации разработки путем введения в нее дополнительных оптимизационных процедур для учета влияния некоторых случайных факторов на целевой показатель работы БПЛА. Изложены решения задач оптимизации робастной разработки БПЛА в плане минимизации нормированной случайной компоненты реального основного показателя БПЛА при заданной целевой величины этого же показателя с учетом случайных влияющих факторов (скорость полета, высота полета). Вычислены предельные оптимальные соотношения случайной составляющей заданной целевой величины и производных основного показателя по случайным факторам) при которых случайная составляющая целевой функции оптимизации достигает минимума. Полученные результаты позволяет раздельно выбрать значения пар вычисленных показателей по определенному правилу, позволяющие  минимизировать случайную составляющую значения целевой функции проводимой оптимизации при некоторых заданных ограничительных условиях на искомые функции вводимой взаимосвязи  показателей. Сформированы и решены новые оптимизационные задачи концептуальной разработки беспилотных летательных аппаратов в контексте известной методике MALE UAV. Для учета влияния таких случайных показателей как высота и скорость полёта на некоторый основной показатель работы БПЛА поставлена задача минимизации случайной составляющей оценки целевого функции функционирования БПЛА. Определены значения выбранных пар показателей, позволяющие минимизировать случайную составляющую значения целевой функции.

Ключевые слова: БПЛА, концептуальная разработка, оптимизация, целевая функция, высота полета, скорость полета

Гатаулин А. Д., Бабчинецкий С. Г.

В статье приводится описание разработки и реализации алгоритма преобразования координат объектов, зафиксированных на изображении от камеры, установленной на беспилотном летательном аппарате, а также разработки симуляции на движке Unity для проверки написанного алгоритма и верификации полученных мировых координат.
Целью данной работы является разработка и реализация алгоритма преобразования координат в пикселях объектов в мировые географические координаты форматов EPSG3857 (Google Mercator) и EPSG4326 (WGS84), которые являются наиболее распространенными в современном мире. Разрабатываемый алгоритм позволит вычислять географические координаты обнаруживаемых объектов, зная их координаты в пикселях и географические координаты беспилотного летательного аппарата, имеющего датчик GPS для мониторинга его местоположения.
В работе используются математические основы преобразования координат, а также язык программирования Python для выполнения основных математических операций и игровой движок Unity для симуляции процесса полета беспилотного летательного аппарата и передачи снимков с камеры в Python-скрипт. На движке Unity построена сцена для тестирования алгоритма. С помощью языка C# происходит сбор необходимой для вычисления координат информации и передается на микросервис, запущенный на Flask и обрабатывающий изображения с помощью нейронной сети, которая обучена на задачу детекции дорожных повреждений.
Работа выполнена с использованием известных и простых в изучении библиотек и программных средств, имеющих достаточно учебных пособий для быстрой реализации проекта. Также используются технологии компьютерного зрения и машинного обучения, что подчеркивает актуальность и научную новизну проводимого исследования.
Реализация алгоритма позволяет эффективно обрабатывать данные, получаемые от беспилотных систем, и расширяет возможности их применения в геоинформационных и исследовательских задачах. Разработанный алгоритм может быть использован в различных областях, включая навигацию, картографию, геоинформационные системы, а также в исследованиях, связанных с беспилотными системами и аэрофотосъемкой.

Ключевые слова: беспилотные летательные аппараты, преобразование координат, географические координаты, EPSG3857, EPSG4326, машинное обучение, Unity, Python, симуляция полета, нейронные сети

Бахарев А. С., Месяц А. И.

В статье рассматриваются границы применимости модели географической привязки изображений на основе рациональных функций.  Выводится оценка снизу точности равномерного приближения заданной функции нескольких аргументов, которая затем применяется для задачи геопривязки. Описан метод оценки влияния протяжённости сцены на качество аппроксимации. Рассматриваемые подходы иллюстрируются примерами анализа съёмок космического аппарата дистанционного зондирования Земли.

Ключевые слова: дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ), географическая привязка, модель рациональных функций, оценка точности аппроксимации

Пантелеев А. В., Каранэ М. С.

Рассмотрена задача поиска приближенного оптимального управления детерминированными системами управления с неполной обратной связью по измеряемым переменным, описываемыми обыкновенными дифференциальными уравнениями. Начальные условия заданы в виде множества начальных состояний, поэтому рассматривается проблема управления пучком траекторий, порожденным этим множеством и используемым законом управления. Для описания множества начальных состояний, а также положения этого пучка с течением времени используются гладкие финитные функции, значения которых характеризуют плотность следов траекторий внутри пучка. Сформулированы и доказаны достаточные условия  оптимальности, получены выражения для нахождения априорной оценки близости искомого управления к оптимальному и предложен способ параметризации задачи удовлетворения достаточных условий на основе спектрального представления неизвестных вспомогательных функций. Приведен пошаговый алгоритм поиска приближенного оптимального управления с использованием достаточных условий и мультиагентных алгоритмов параметрической оптимизации. На основе предложенного подхода разработано программное обеспечение, с помощью которого выполнен анализ эффективности этого подхода. Решены два модельных примера, в которых получены оценки близости законов управления к оптимальному решению и приведены результаты анализа поведения соответствующих пучков траекторий.

Ключевые слова: оптимальное управление, пучки траекторий, достаточные условия оптимальности, мультиагентные алгоритмы оптимизации

Румянцев Н. В., Соловьёв С. В., Павлов Д. В.

В статье рассмотрено состояние технологий контроля, применяемых в настоящее время при управлении полётом современных космических аппаратов. Сформулированы основные недостатки процесса контроля, которые усиливаются с учётом современных тенденций развития космических программ. Предложена структура интеллектуализированной системы контроля, диагностики и прогнозирования состояния бортовых систем КА, основанная на использовании технологии искусственных нейронных сетей (ИНС), которая включает систему анализа телеметрической информации (ТМИ) с использованием технологии искусственных нейронных сетей (этап применение) и систему синтеза искусственных нейронных сетей, подготовки обучающих и тестовых наборов данных, обучения и создания компьютерных приложений (этап обучение). Для каждой составной части КА предусматривается использование комплекта нейронных сетей на основе единой платформы.

Ключевые слова: космический аппарат, управление полётом, интеллектуализированная система, искусственный интеллект, искусственные нейронные сети, обучающий набор данных

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

Вход