Учебно-лабораторный комплекс для отработки применения систем технического зрения при посадке объекта на площадку

Данный учебный комплекс – предназначен для работы в составе лаборатории симуляции и отработки алгоритмов оптической навигации с помощью средств технического зрения в рамках решения задачи посадки ЛА на подготовленную площадку с оптическими маркерами.

Задача комплекса - полунатурная симуляция процесса посадки баллистического ЛА на модельную площадку с помощью набора физических датчиков и камер – генерирующих видеопоток, передаваемый системам технического зрения и обработки сигналов. На основании данных датчиков и миниатюрной БИНС, а также изображений с камер производится решение навигационной задачи и посадка на выбранный участок с установленными маркерами. С помощью дополнительных программных модулей может решаться задача фильтрации сигнала или восстановления частично-видимых изображений маркеров посадочной площадки.

Полезная нагрузка (камеры и блок инерциальных датчиков) находится в трёхстепенном кардановом подвесе, обеспечивающем 3 вращательных степени свободы. Карданов подвес крепится к роботу манипулятору, который обеспечивает перемещение нагрузки в горизонтальной плоскости. Робот с по направляющей перемещается по вертикали. Подразумевается монтаж данной исследовательской установки в аудитории для интеграции со смежным комплексом виртуальной отработке алгоритмов посадки на площадку с помощью CV методов. Задача комплекса-осуществление полунатурной отработки процесса управляемой посадки управляемого ЛА на подготовленную площадку с использованием оптических систем технического зрения и инерциальных датчиков. Комплекс состоит из коллаборативного робота-манипулятора и карданового подвеса с закрепленным в нем блоком-имитатором ЛА, с автономным питанием и беспроводным каналом связи.

Особенности реализации и функциональные возможности комплекса:

1. Система подразумевается к разработке в тесной интеграции с виртуальной частью комплекса, вычислительные средства которого будут задействованы в том числе и для управления системой позиционирования модели ЛА.

2. На борту аппарата имитатора располагается полезная нагрузка в виде одноплатного ПК (Rpi 4) с 8гб ОЗУ с установленной видеокамерой и блоком инерциальных датчиков.

3. Со стороны исполнителя для заказчика будет предоставлен прозрачный API для реализации обмена данными с комплексом и управления системой позиционирования модельного ЛА, данный интерфейс должен позволять реализовывать двустороннее общение с комплексом и управление им силами и алгоритмами заказчика (самостоятельно).

4. Построение алгоритма управления осуществляется на управляющем ПК в программных комплексах моделирования (MATLAB) через предоставляемый API на основе показаний инерциальных датчиков аппарата, а также с помощью методов технического зрения.

5. Аппаратное программный комплекс должен реализовывать обмен данными с внешними программными средствами через специализированный открытый API, подразумевающий передачу следующей информации:

• Изображения с набортной камеры в цифровом виде посредством стриминга в формате H 264

• Углы поворота всех сервоприводов манипулятора

• Координаты конечной точки манипулятора в локальной системе координат

• Три угла ориентации конечной точки (имитатора ПН или ЛА)

6. В качестве управляющих воздействий комплекс должен поддерживать управление системой позиционирования с помощью внешней системы управления посредством открытого API, реализующего прием и исполнение команд от ПК с предустановленным программным обеспечением.

7. Подключение аппаратной и программной части комплекс должно быть реализовано либо через протокол USB, либо посредством сетевого подключения через локальную сеть.

8. Подключение полезной нагрузки и датчиков должно быть осуществлено беспроводным способом посредством протокола TCP/IP

9. Комплекс должен поддерживать стереоскопический вариант исполнения с двойным блоком камер.

Технические характеристики аппаратного блока позиционирования и имитации полета ПН:

• Масса полезной нагрузки, г – не более 400;

• Величина угла поворота α, град – не более ±30;

• Величина угла поворота β, град – не более ±60;

• Величина угла поворота γ, град – не более ±90;

• Радиус перемещения в горизонтальной плоскости, мм – не более 500;

• Величина перемещения в вертикальном направлении, мм – не более 500.

Габариты и вес комплекса (брутто): (стол, оборудование, робот, ПК, полезная нагрузка)

• Максимальные ДхШхВ(мм): 2200x1400x1200 – 2 места;

• Вес: не более 280 кг