13. Описание экспериментов и результаты

Обработка видеоинформации выполняется аппаратными средствами в режиме реального времени. Запись изображения производится посредством печатной платы, далее информация передается для пересчета в компьютер, где производится также обработка полученных результатов для вывода на монитор в виде изображения и построенной трехмерной модели сцены.

Технические характеристики системы:

Разрешение до 5 Мпикс

Диапазон углов зрения не менее 60º

Расстояние между телекамерами (база) 15 см

Дальность обнаружения препятствий до 10 м

Время обработки одного стереокадра:

при разрешении 1 Мпикс 0.2 с

при разрешении 2 Мпикс 0.5 с

Заключение

В результате исследования была создана система навигации для различных транспортных средств, основанная на комплексном использовании визуальной и инерциальной навигации. Её основными достоинствами являются: меньшая скорость накопления погрешности (по сравнению с инерциальным навигационным системами), возможность полного сброса погрешности при повторном появлении в кадре ранее наблюдаемых элементов окружающей среды, отсутствие зависимости уходов от времени, а также высокая стабильность работы – большая, чем у визуальных навигационных систем.

В результате проведения НИР разработан макет навигационной системы и выполнены исследования, позволившие определить потенциальные возможности таких систем.

Установлено, что дополнение БИНС визуальной навигацией по одной телекамере способно обеспечить следующие точностные характеристики при прямолинейном движении:

• погрешность определения собственного местоположения не более 5% от пройденного пути;

• нарастание погрешности измерения углового положения ­– не более 5 градусов в час (зависимости погрешности от времени не выявлено).

Данные параметры достижимы в требуемом диапазоне скоростей и размера рабочей зоны:

• скорость перемещения от 0,1 до 20 м/сек;

• размер рабочей зоны ­– 1000x1000 метров.

При совершении резких манёвров, отработка которых невозможна с использованием визуальной навигации. Поэтому погрешность комплексной системы в таких случаях полностью определяется тактико-техническими характеристиками используемого инерциального модуля.

Во многих случаях (на современных мобильных платформах, в современных автомобилях) визуальная навигация может быть реализована исключительно за счёт программного обеспечения, с использованием имеющихся телевизионных камер и бортовых вычислителей.

Проведенный анализ показал, что разработанные алгоритмы могут быть реализованы на базе промышленных компьютеров PC-104, а также на основе видеопроцессоров, состоящих из цифровых сигнальных процессоров (ЦСП,DSP) и программируемых логических интегральных схем (ПЛИС, PLD). Это обеспечивает возможность компактного и сравнительно бюджетного (массового) исполнения всех разработанных систем.

Разработанная комплексная навигационная система способна существенно повысить автономность беспилотных транспортных средств. Единственным обязательным условием эксплуатации системы визуальной навигации является наличие хорошо заметных устойчивых признаков в окружающей сцене. Поскольку данная система не использует спутниковую навигацию, она применима в помещениях и в различных ситуациях, когда спутниковая навигация недоступна, или её использование является нежелательным. В то же время, поскольку в представленной комплексной навигационной системе коррекция ошибок БИНС происходит без применения одометрии, этой системой могут оснащаться не только наземные беспилотные транспортные средства, но и летательные аппараты (БПЛА).

Также в рамках НИР создан макет телевизионной стереосистемы, решающей два типа задач:

• решение задачи вычисления диспарантности на стереокадрах;

• детекция направленного движения.

В ходе проекта создан макетный образец показывающий возможность интеграции двух различных типов задач в одном устройстве, при этом данный образец пока не является готовым к тиражированию.

Представленный макет стереотелевизионной системы, в отличие от описанных зарубежных аналогов, может быть применён в качестве носимого человеком, а промышленные образцы могут обеспечить незаметность ношения. Альтернативное исполнение стереомодуля позволяет использовать его в качестве системы анализа окружающей обстановки как в стационарном виде, так и в составе подвижных охранных комплексов, основанных на мобильных роботах.

Результаты НИР могут найти широкое применение в различных областях деятельности, в частности, как в робототехнике, так и в социальной сфере – помощь инвалидам по зрению.

Разработанные новые элементы навигационной системы могут применяться в составе различных транспортных средств, таких как мобильные роботы и автомобили. Результаты НИР могут найти широкое применение в различных областях деятельности, в частности, в робототехнике и в социальной сфере – помощь инвалидам по зрению.

Оценка себестоимости обоих разработанных изделий показала, что данные устройства может иметь достаточно широкую рыночную востребованность в сферах, указанных выше. Совершенствование прибора должно идти по пути повышения тактико-технических характеристик, при достижении более высокого качества решаемых задач приборы имеют возможность занять достойную нишу на мировом рынке.