|
Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика Аннотация к статье << Назад
|
Алгоритм компьютерного зрения для следования
БПЛА вдоль линейных ориентиров |
П.Д. КРИЧЕВЕЦ, Д.А. ГАВРИЛОВ, Я. МУРХИЖ,
А.С. ФАТЕЕВ, Ю.Ю. ГРОМОВ, И.Н. ИЩУК
В последние годы наблюдается интенсивное развитие беспилотных летательных аппаратов, связанное как с совершенствованием их конструктивных и аппаратных решений, так и с существенным прогрессом в области алгоритмов управления, компьютерного зрения и методов искусственного интеллекта. Повышение вычислительных возможностей бортовой электроники позволяет
интегрировать визуальную информацию непосредственно в контур управления БВС, обеспечивая повышение уровня автономности и адаптивности полёта. Особый интерес представляет использование видеопотока с надирной (ориентированной вертикально
вниз) камеры, поскольку такой подход позволяет выполнять навигацию и курсовую коррекцию в условиях ограниченной или полностью отсутствующей навигационной инфраструктуры, включая сценарии деградации или потери сигналов спутниковых навигационных систем. В данной работе рассматривается алгоритмический подход к визуальной навигации БВС, основанный на сегментации линейных объектов дорожной инфраструктуры с применением свёрточных нейронных сетей и последующей оценке их ориентации в текущем видеокадре для вычисления угла отклонения курса от требуемого направления движения. В рамках исследования был сформирован специализированный набор данных для обучения и валидации алгоритмов сегментации дорог, реализованы
методы обработки изображений и алгоритм оценки ориентации линейных объектов, а также выполнена интеграция разработанных
решений в бортовую вычислительную систему. Алгоритмы были реализованы и протестированы на одноплатной вычислительной
платформе RK3588 с объёмом оперативной памяти 16 ГБ, что позволило оценить их вычислительную эффективность в условиях,
приближенных к реальной эксплуатации. Результаты экспериментальных исследований показали, что достигнутая скорость обработки видеопотока является достаточной для выполнения тестовых полётов в реальном времени, а предложенный подход обеспечивает высокую точность и устойчивость визуальной навигации в симуляционных условиях без использования инерциальных или
спутниковых данных.
Ключевые слова: БПЛА, автономная навигация, условия подавленного GNSS, надирная камера, семантическая сегментация,
U-Net, линейные объекты, следование вдоль дороги, коррекция курса, оценка ориентации, PCA, встраиваемое исполнение, ONNX,
RKNN, Rockchip, Orange Pi 5, AirSim, Unreal Engine 5, CVAT, SAM2, IoU, отклонение от оси объекта.
DOI: 10.25791/pribor.8.2026.1699
Стр. 55-66. |
|
|