Содержание

Реферат 3

Содержание 5

Обозначения и сокращения 7

Введение 8

1 Разработка алгоритмов и макета комплекса визуально-инерциальной навигации 9

1.1 Сравнительный анализ алгоритмов одновременной локализации и построения карты при помощи телекамеры 9

1.2 Выбор аппаратной платформы комплекса визуальной навигации 21

1.3 Разработка оптимальных алгоритмов одновременной локализации и построения карты при помощи телекамеры (v-SLAM) с учетом данных инерциальной навигации 22

1.4 Макет модуля визуальной навигации 27

1.5 Описание экспериментов и результаты 31

2 Разработка стерео-телевизионного модуля высокого разрешения 38

2.1 Литературный обзор по тематике создания телевизионных камер высокого разрешения 39

2.2 Структурная схема блока стереоизмерений 42

2.3 Описание работы структурной схемы устройства 44

2.4 Разработка принципиальной схемы блока стереоизмерений 45

2.5 Конструктив блока стереоизмерений, объективы, элементная база коммуникационного устройства 46

2.6 Топология печатной платы 51

2.7 Интеллектуальное программируемое ядро вычисления диспарантности 53

2.8 Симуляционное моделирование работы программируемого ядра 63

2.9 Симуляционное моделирование алгоритмов направленного движения 64

2.10 Макетная печатная плата 65

2.11 Интерфейсное программное обеспечение 66

2.12 Анализ возможности реализации разработанных алгоритмов в системах охраны объектов, системах технического зрения для слепых и слабовидящих, беспилотных транспортных систем 68

2.13 Описание экспериментов и результаты 69

Заключение 70

Список использованных источников 72

Приложение А. Выписка из протокола заседания НТС 73

Приложение Б. Список публикаций 75

Приложение В. Результаты, подлежащие регистрации 76

Обозначения и сокращения

SLAM(SimultaneousLocalizationandMapping) – одновременное определение положения и построение карты

VSLAM– визуальная навигация по одной телевизионной камере

БИНС – бесплатформенная инерциальная навигационная система

SFM(StructureFromMotion) – восстановление структуры на основе движения

СК – система координат

СТЗ – система технического зрения

RANSAC–RANdomSAmpleConsensus

ЦСП – цифровой сигнальный процессор

DSP–DigitalSignalProcessor, то же, что ЦСП

ПЛИС – программируемая логическая интегральная схема

PLD – Programmable Logic Device, то же, что ПЛИС

БПЛА – беспилотный летательный аппарат

Введение

Работа посвящена созданию научно-методических основ для разработки интеллектуальных систем навигации нового поколения. Новизна предлагаемого решения задачи восстановления динамических пространственных сцен заключается в выборе оптимальных методов пространственной и временной фильтрации видеоизображений совместно с дополнительными данными о параметрах траектории движущегося наблюдателя. Будучи достаточно простыми в реализации, представленные методы позволяют создать малогабаритные интеллектуальные модули, которые могут быть непосредственно, без дополнительных вычислительных блоков обработки информации использованы для мобильных роботов, в системах управления автотранспортом, в социальной сфере.

В рамках данной работы также разработаны: макетный образец навигационной системы, основанной на комплексировании информации от телевизионной камеры и БИНС, а также макет телевизионной системы технического стереозрения высокого разрешения, алгоритмика его работы, проведено исследование условий его применимости для решения задачи автономной навигации, как мобильных роботов, так и слабовидящих людей.

Сферы применения результатов работы следующие: навигационные системы робототехнических и транспортных средств, системы технического зрения для слепых и слабовидящих людей, обеспечивающие повышение качества их жизни, системы обеспечения безопасности жизнедеятельности на транспорте, охранные комплексы, медицинские роботы, системы управления дорожным движением, логистика, интеллектуальная бытовая техника.

Потенциальными потребителями соответствующих технических средств являются: Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий; Министерство внутренних дел, Минздрав РФ, департаменты обеспечения охраны и безопасности государственных и промышленных объектов и другие.

Работа выполнена в соответствии с приоритетным направлением «Информационно-телекоммуникационные системы», критическими технологиями «Технологии создания интеллектуальных систем навигации и управления».