Определение пространственных координат объекта по его положению на двух полученных с разных ракурсов изображениях


Авторы

Никифоров Д. Л.*, Рысенков К. Н.

Летно-исследовательский институт имени М.М. Громова, ул. Гарнаева, 2А, Жуковский, Московская область, 140182, Россия

*e-mail: nikiforov-danil1997@yandex.ru

Аннотация

В статье рассматривается возможность измерения местоположения объекта (летательного аппарата) методом триангуляции по паре изображений видеокадров, сделанных с двух позиций. Метод предлагается в качестве альтернативы существующим методам спутниковых навигационных измерений. Обосновывается необходимость применения данного метода. Описывается процедура триангуляции по двум изображениям измеряемого объекта, полученным с разных ракурсов. Даётся методика, позволяющая оценить точность триангуляции по этому методу. Приводится описание и результаты проведённого эксперимента по оценке точности предложенного метода. Полученные результаты показывают, что метод может эффективно применяться в локальных зонах, размеры которых определяются дальностью действия применяемых объективов и, как правило, не превышают одного километра. Предлагается использовать метод в качестве основы при разработке комплекса для проведения траекторных измерений движущихся объектов по двум записанным видеофильмам. Такой комплекс существенно расширил бы возможности применяемых в АО «ЛИИ им. М. М. Громова» оптико-электронных измерителей, улучшив их точностные характеристики в зонах проведения лётных экспериментов. Также, комплекс может являться автономным измерителем местоположения объекта. Компоненты, применяемые для создания комплекса, представлены в широком ассортименте.

Ключевые слова:

оптико-электронные траекторные измерения, триангуляция по изображениям, триангуляция по видео, спутниковые навигационные системы, модель камеры с точечным отверстием

Библиографический список

  1. Ольберг П.А. Ахтямова И.М., Караулова О.А., Прошечкина Н.В. Gps-спуфинг и способы защиты от него // VIII Международная научно-практическая очно-заочная конференция «Проблемы и перспективы внедрения инновационных телекоммуникационных технологий» (Оренбург, 25 марта 2022): сборник трудов. – Оренбург: Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2022. С. 130-138.
  2. Сенцов А.А. Коротков В.А., Иванов С.А., Турнецкая Е.Л. Математическое моделирование бесплатформенной инерциальной навигационной системы для бортовых радиолокационных станций // Труды МАИ. 2023. № 131. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=175926. DOI: 10.34759/trd-2023-131-20
  3. Jekeli C. Inertial navigation systems with geodetic applications. Walter de Gruyter GmbH & Co KG, 2023. 424 p.
  4. Britting K.R. Inertial navigation systems analysis. Wiley-Interscience, 2010. 249 p.
  5. Додонов А.Г., Путятин В.Г. Наземные оптические, оптико-электронные и лазерно-телевизионные средства траекторных измерений // Математические машины и системы. 2017. № 4. С. 30-56.
  6. Потоцкий С.В. Математическая постановка задачи для комплекса методик пространственно-углового определения координат объектов испытаний // 2-я Всероссийская научно-практическая конференция "Проблемы повышения эффективности научной работы в оборонно-промышленном комплексе России" (Знаменск, 11–12 апреля 2019): сборник трудов. – Знаменск: Издательский дом «Астраханский университет», 2019. С. 91-97.
  7. Деревнин С.В. Рысенков К.Н., Войченко О.С. и др. Реализация метода триангуляции с применением горизонтирования по опорным точкам на территории АО «ЛИИ им. М.М. Громова» // XI Международная юбилейная научно-техническая конференция «Проблемы совершенствования робототехнических и интеллектуальных систем летательных аппаратов» (Москва, 10–11 декабря 2020): сборник докладов. - М.: Эдитус, 2021. С. 231-234.
  8. Рысенков К.Н., Войченко О.С., Зобов И.С. и др. Способ коррекции углов визирования на точку. Патент RU 2 758 860 C1, опубл. 2021.11.02
  9. Зобов И.С., Рысенков К.Н., Войченко О.С. и др. Горизонтирование измерительного прибора по двум реперным точкам // XI Международная юбилейная научно-техническая конференция «Проблемы совершенствования робототехнических и интеллектуальных систем летательных аппаратов» (Москва, 10–11 декабря 2020): сборник докладов. - М.: Эдитус, 2021. С. 226-230.
  10. Фатеев Ю.Л. Тяпкин В.Н., Дмитриев Д.Д. и др. Пеленгационный метод измерения углов пространственной ориентации по сигналам ГНСС // Решетневские чтения. 2016. Т. 1, № 20. С. 304-306.
  11. Спивак И.А., Хохлов В.А., Комаров В.Г. Направления совершенствования средств траекторных измерений оптико-электронного типа // Научные труды Высшей школы машиностроения. Сборник статей. - Санкт-Петербург: Политех-Пресс, 2022. С. 52-57.
  12. Кириченко А.Ф. Современные неследящие оптические средства траекториях измерений // Матрица научного познания. 2021. Т. 1, № 6. С. 96-101.
  13. Митрофанов И.В., Волотов Е.М., Ефимов Н.А. Определение траекторных параметров авиационной техники, полученных по материалам видеорегистрации. – М.: Изд-во МАИ, 2018. – 68 с.
  14. Бугаков И.А., Ванюшин В.М., Орловский В.М. Алгоритм траекторных измерений угломерными измерителями на подвижных платформах // Радиоэлектронные устройства и системы для инфокоммуникационных технологий (РЭУС-ИТ 2023), Москва, 07–09 июня 2023. – М.: Российское научно-техническое общество радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова, 2023. С. 109-113.
  15. Митрофанов Е.И., Волотов Е.М., Ефимов Н.А., Митрофанов И.В. Система обработки информации материалов видеорегистрации при испытаниях образцов авиационной техники и вооружения // Труды Международного симпозиума «Надежность и качество». - Пенза: Пензенский государственный университет, 2014.  Т. 2. С. 10-15.
  16. Hamid Didari, Hamid D. Taghirad, F. Lotfi. Position Estimation for Drones based on Visual SLAM and IMU in GPS-denied Environment // 2019 7th International Conference on Robotics and Mechatronics (ICRoM). Tehran, Iran: IEEE, 2019. P. 120-124. DOI: 10.1109/ICRoM48714.2019.9071826
  17. Hyunho Kang, Sangsu Lee, Choon Ki Ahn. Camera Position Estimation for UAVs Using SolvePnP with Kalman Filter // 2018 1st IEEE International Conference on Hot Information-Centric Networking (HotICN). Shenzhen, China: IEEE, 2018. P. 250-251. DOI: 10.1109/HOTICN.2018.8606037
  18. Zhang Z. A flexible new technique for camera calibration // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 2000. V. 22, No. 11. P. 1330-1334. DOI: 10.1109/34.888718
  19. OpenCV: Camera Calibration. URL: https://docs.opencv.org/5.x/dc/dbb/tutorial_py_calibration.html
  20. Sturm P. Pinhole Camera Model. Computer Vision: A Reference Guide / ed. K. Ikeuchi. Cham: Springer International Publishing, 2021. P. 983-986. DOI: 10.1007/978-0-387-31439-6_472
  21. Savage P.G. Strapdown analytics. Vol. 1. Maple Plain, Minnesota: Strapdown Associates, 2007. 836 p.
  22. Никифоров Д.Л., Рысенков К.Н., Деревнин С.В., Зобов И.С. Программа вычисления зон равных точностей для двухпунктного пеленгационного способа измерений. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ RU 2023615670, опубл. 16.03.2023.
  23. Овакимян Д.Н., Зеленский В.А., Капалин М.В., Ерескин И.С. Исследование методов и разработка алгоритмов комплексирования навигационной информации // Труды МАИ. 2023. № 132. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=176849
  24. Коровин А.В., Савин Д.И. Способ определения координат наземных объектов беспилотным летательным аппаратом с использованием лазерного дальномера // Труды МАИ. 2023. № 128. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=171398. DOI: 10.34759/trd-2023-128-14
  25. Черников А.А. Алгоритм обнаружения и классификации объектов на неоднородном фоне для оптико-электронных систем // Труды МАИ. 2023. № 129. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=173039. DOI: 10.34759/trd-2023-129-26

Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2025

 Вход