[go: up one dir, main page]

RU2706444C1 - Method for local navigation of mobile object - Google Patents

Method for local navigation of mobile object Download PDF

Info

Publication number
RU2706444C1
RU2706444C1 RU2018118757A RU2018118757A RU2706444C1 RU 2706444 C1 RU2706444 C1 RU 2706444C1 RU 2018118757 A RU2018118757 A RU 2018118757A RU 2018118757 A RU2018118757 A RU 2018118757A RU 2706444 C1 RU2706444 C1 RU 2706444C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coordinates
runway
moving object
coordinate system
code
Prior art date
Application number
RU2018118757A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Вячеславович Грунин
Александр Николаевич Скляров
Андрей Михайлович Агеев
Валерий Георгиевич Бондарев
Сергей Викторович Ипполитов
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2018118757A priority Critical patent/RU2706444C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2706444C1 publication Critical patent/RU2706444C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20Instruments for performing navigational calculations
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: invention relates to navigation and is intended for determination of coordinates of a mobile object on a runway (taxiway, motorway, etc.) with code marks installed on it, as well as coordinates and dimensions of damages and obstacles on the runway. It can be used both for autonomous operation and for operation in complex with other navigation systems. Disclosed method comprises successive photo exposure of the earth's surface by means of a camera mounted on the mobile object, selecting on each pair of two consecutive images a group of at least three code marks, determining coordinates of label centres in the associated coordinate system, reading from each mark its code and from it coordinates of mark in horizontal coordinate system are determined, linear and angular coordinates of movable object, as well as coordinates and dimensions of damages and obstacles on runway are calculated.
EFFECT: technical result is higher accuracy of measuring coordinates of location on entire runway (taxiway).
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к навигации и предназначено для определения координат подвижного объекта на взлетно-посадочной полосе (рулежной дорожке, автодороге и т.д.). Может использоваться как для автономной работы, так и для работы в комплексе с другими навигационными системами.The invention relates to navigation and is intended to determine the coordinates of a moving object on the runway (taxiway, highway, etc.). It can be used both for stand-alone operation, and for working in conjunction with other navigation systems.

Известен способ определения ориентации подвижного объекта по координатам реперных источников (РИ), включающий определение сигналов, соответствующих положению изображения РИ в плоскости фотодетектора, определение углов пеленгов каждого РИ по полученным сигналам с учетом фокусного расстояния объектива и определение координат РИ по данным углов-пеленгов с учетом расстояния между РИ.A known method for determining the orientation of a moving object by the coordinates of reference sources (RI), including determining signals corresponding to the position of the image of the RI in the plane of the photodetector, determining the angles of bearings of each RI from the received signals taking into account the focal length of the lens and determining the coordinates of the RI according to the angles-bearings taking into account the distance between the RI.

Этот способ реализован в устройстве, содержащем реперные источники на подвижном объекте, а на неподвижном - два фотоприемных оптико-локационных блока и блок определения координат РИ и ориентации подвижного объекта, описанный в патенте на изобретение [GB 2002986 А, опубл. 28.02.1979.]This method is implemented in a device containing reference sources on a moving object, and on a stationary one - two photodetector optical-location blocks and a block for determining the coordinates of the RI and the orientation of the moving object, described in the patent for the invention [GB 2002986 A publ. 02/28/1979.]

Недостатком описанного аналога является использование реперных источников с известным расположением на подвижном объекте, а также определение только ориентации подвижного объекта при неизвестном местоположении.The disadvantage of the described analogue is the use of reference sources with a known location on a moving object, as well as determining only the orientation of a moving object at an unknown location.

Известен наиболее близкий к заявляемому изобретению способ определения местоположения и угловой ориентации подвижного объекта относительно взлетно-посадочной полосы (ВПП), основанный на приеме излучения трех наземных лазерных маяков, установленного на борту подвижного объекта и системы (световых контрастов), описанный в патенте на изобретение [RU 2347240, опубл. 20.02.2009] Определяют координаты изображений лазерных маяков на фоточувствительной матрице, а затем вычисляют координаты и угловое положение подвижного объекта относительно ВПП.Known closest to the claimed invention is a method for determining the location and angular orientation of a moving object relative to the runway, based on the reception of radiation from three ground laser beacons mounted on board a moving object and system (light contrasts), described in the patent for the invention [ RU 2347240, publ. 02/20/2009] The coordinates of the images of laser beacons on a photosensitive matrix are determined, and then the coordinates and angular position of the moving object relative to the runway are calculated.

Недостатком этого способа является низкая точность определения координат на значительных удалениях от маяков, что обусловлено квадратичной зависимостью погрешностей от дальности до маяков.The disadvantage of this method is the low accuracy of determining coordinates at significant distances from the beacons, due to the quadratic dependence of the errors on the distance to the beacons.

Технический результат при использовании изобретения заключается в повышении точности измерения координат местоположения на всей ВПП (рулежной дорожке), это достигается применением ряда кодовых меток с известными координатами установленных вдоль ВПП таким образом, чтобы в каждый момент времени по меньшей мере три метки находились в поле зрения фотокамеры, поэтому процесс измерения осуществляется при наилучшем их взаимном расположении.The technical result when using the invention is to increase the accuracy of measuring location coordinates on the entire runway (taxiway), this is achieved by using a series of code marks with known coordinates installed along the runway so that at least three marks are in the camera’s field of view at any time Therefore, the measurement process is carried out at their best mutual arrangement.

Указанный технический результат изобретения достигается тем, что в способе навигации подвижного объекта, основанном на фотоэкспонировании земной поверхности фотокамерой, обработке их оцифрованного изображения и вычислении координат местоположения подвижного объекта, осуществляют последовательное фотоэкспонирование земной поверхности с установленными на ней кодовыми метками, посредством фотокамеры, установленной на подвижном объекте, выделяют на каждом изображении группу, по меньшей мере из трех кодовых меток, определяют координаты их центров в связанной системе координат, считывают с каждой метки ее код и по нему определяют координаты метки в горизонтальной системе координат, вычисляют линейные и угловые координаты подвижного объекта, а также координаты и габариты препятствий на взлетно-посадочной полосе.The specified technical result of the invention is achieved by the fact that in the method of navigating a moving object, based on photo exposure of the earth's surface by the camera, processing their digitized image and calculating the coordinates of the location of the moving object, sequential photo exposure of the earth's surface with code marks installed on it is carried out using a camera mounted on a moving object, select on each image a group of at least three code labels, determine the coordinates you their centers in the related coordinate system, is read from each tag and its code thereon tags define the coordinates in the horizontal coordinate system is calculated linear and angular coordinates of the mobile object and the position and dimensions of the obstacles on the runway.

Сущность изобретения состоит в том, что осуществляется:The invention consists in the following:

последовательное фотоэкспонирование земной поверхности с установленными на ней кодовыми метками посредством фотокамеры установленной на подвижном объекте;consecutive photo exposure of the earth's surface with code marks installed on it by means of a camera mounted on a moving object;

выделение на каждом изображении группы, по меньшей мере из трех кодовых меток и определении координат центров кодовых меток в связанной системе координат;selection on each image of a group of at least three code labels and determining the coordinates of the centers of the code labels in the associated coordinate system;

считывании с каждой метки ее кода и определении по нему координат метки в горизонтальной системе координат;reading from each label its code and determining from it the coordinates of the label in a horizontal coordinate system;

вычислении линейных и угловых координат подвижного объекта, а также координат и габаритов препятствий на ВПП.calculating the linear and angular coordinates of a moving object, as well as the coordinates and dimensions of obstacles on the runway.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1 и фиг. 2.The invention is illustrated in FIG. 1 and FIG. 2.

На фиг. 1 показаны примеры девятиразрядных кодовых меток с двоичными кодами 000 000 001 и 000 000 010.In FIG. 1 shows examples of nine-digit binary code codes 000 000 001 and 000 000 010.

На фиг 2 показана оптическая схема измерений посредством фотокамеры, где обозначены:Figure 2 shows the optical measurement scheme by means of a camera, where are indicated:

OXYZ - связанная с подвижным объектом система координат (ОХ - продольная ось, OY - нормальная ось, OZ - поперечная ось - ГОСТ 20058-80);OXYZ - coordinate system associated with a moving object (OX - longitudinal axis, OY - normal axis, OZ - transverse axis - GOST 20058-80);

O'X'Y'Z' - измерительная система координат, связанная с фотоматрицей (ось О'Х' оптическая ось цифровой фотокамеры, O'Y' и O'Z' - оси симметрии фотоматрицы);O'X'Y'Z 'is the measuring coordinate system associated with the photomatrix (the O'X axis is the optical axis of the digital camera, O'Y' and O'Z 'are the symmetry axes of the photomatrix);

O''X''Y''Z'' - нормальная система координат, связанная с ВПП (O''Х'' - ось симметрии ВПП, O''Y'' - вертикальная ось, O'Z' - образует правую систему координат);O''X''Y''Z '' - the normal coordinate system associated with the runway (O''X '' - the axis of symmetry of the runway, O''Y '' - the vertical axis, O'Z '- forms the right system coordinates);

F - оптический центр фотообъектива;F is the optical center of the photo lens;

ФМ - фотоматрица;FM - photomatrix;

М1 М2, М3 - центры навигационных меток;M 1 M 2 , M 3 - centers of navigation marks;

R1, R2, R3 - изображения меток; G - центр воронки.R 1 , R 2 , R 3 - image labels; G is the center of the funnel.

Задача определения координат подвижного объекта решается путем использования необходимого числа стационарных оптических навигационных меток, вдоль ВПП, координаты которых на земной поверхности известны, а положение подвижного объекта относительно меток определяется оптико-электронными средствами. Для достоверного распознавания меток их нумеруют посредством кода, а их координаты в системе O''X''Y''Z'' определяются по кодированным номерам. Может быть использована технология, известная под названием штрих-код, успешно работающая при маркировании изделий. Используем многострочную девятиразрядную кодовую метку (3×3) с емкостью 29=512, показанную на фиг. 1.The problem of determining the coordinates of a moving object is solved by using the necessary number of stationary optical navigation marks along the runway, the coordinates of which are known on the earth’s surface, and the position of the moving object relative to the marks is determined by optical-electronic means. For reliable recognition of marks, they are numbered by means of a code, and their coordinates in the O''X''Y''Z '' system are determined by the coded numbers. A technology known as a barcode can be used that successfully works when marking products. We use a multi-line nine-digit code tag (3 × 3) with a capacity of 2 9 = 512, shown in FIG. one.

Подвижный объект оснащен монокулярной гиростабилизированной фотокамерой, связанной с вычислителем, который, по изображениям, поступающим с фотоматрицы, решает задачу определения координат точек фотографируемого ландшафта ВПП. Все навигационные метки лежат в горизонтальной плоскости.The moving object is equipped with a monocular gyrostabilized camera connected to a computer, which, using images from the photomatrix, solves the problem of determining the coordinates of the points of the runway landscape being photographed. All navigation marks are horizontal.

В поле изображения ВПП или рулежной дорожки выделяют группу навигационных меток (M1, М2, М3…), выбирают центральные точки в поле изображения меток и определяют координаты этих точек на фотоматрице yn, zn, где индекс n=1,2,3… - кодовый номер метки соответственно. При этом между координатами этих точек в нормальной системе O''Х''Y''Z'' и кодовыми номерами установлено соответствие.In the image field of the runway or taxiway, a group of navigation marks (M1, M2, M3 ...) is selected, center points in the image field of the marks are selected and the coordinates of these points are determined on the photomatrix y n , z n , where index n = 1,2,3 ... - tag code number, respectively. Moreover, a correspondence is established between the coordinates of these points in the normal O``X''Y''Z '' system and the code numbers.

Изображения центральной метки на фотоматрице, в которых закодированы 0 ли 1, представляет собой фигуру, близкую к кругу, диаметром десятки пикселов, причем в зависимости от записанного кода это изображение может быть в виде кольца либо круга. Определение координат центра этого изображения выполняется при наличии шумов фотоматрицы, накладываемых на собственно изображение, полученное объективом при различных условиях освещения и с различных ракурсов. Поэтому для решения этой задачи с погрешностью не более 0.1 пиксела, учитывается интегральная яркость всего изображения кругаThe images of the central mark on the photomatrix, in which 0 or 1 are encoded, is a figure close to a circle with a diameter of tens of pixels, and depending on the recorded code, this image can be in the form of a ring or a circle. The coordinates of the center of this image are determined in the presence of photomatrix noise superimposed on the actual image obtained by the lens under various lighting conditions and from different angles. Therefore, to solve this problem with an error of not more than 0.1 pixels, the integrated brightness of the entire image of the circle is taken into account

Центр функции яркости изображения метки может быть определен подобно тому, как вычисляется центр массы объемного тела [Справочник по математике для учащихся втузов. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А.- М.: Наука, 1981. - С. 332].The center of the brightness function of the label image can be determined in the same way as the center of mass of a volumetric body is calculated [Maths manual for students of technical schools. Bronstein I.N., Semendyaev K.A.- M .: Nauka, 1981. - P. 332].

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

где r - размер пиксела;where r is the pixel size;

Figure 00000003
- интегральная яркость изображения области Wn;
Figure 00000003
- integrated brightness of the image area W n ;

Wn - внутренняя область изображения метки, удовлетворяющая условиюW n - the inner region of the image label, satisfying the condition

R(i, j) ≥ Rnop;R (i, j) ≥ R nop ;

Vn - внешняя область изображения метки, удовлетворяющая условиюV n - the outer region of the image label, satisfying the condition

R(i, j) < Rnop, при этом внешней границей области Vn является окружность радиусом равным диаметру внутренней границы области Vn;R (i, j) <R nop , while the outer boundary of the region V n is a circle of radius equal to the diameter of the inner boundary of the region V n ;

R(i, j) - яркость пикселов в зависимости от номера строки i и столбца j;R (i, j) is the brightness of the pixels depending on the row number i and column j;

Figure 00000004
- пороговое значение функции яркости;
Figure 00000004
- threshold value of the brightness function;

Iвн - число пикселов во внутренней области W изображения метки;I vn is the number of pixels in the inner region W of the tag image;

Iвнеш - число пикселов во внешней области V изображения метки,I extern - the number of pixels in the outer region V of the label image,

Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
единичные орты связанной системы координат OXYZ;
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
unit vectors of the associated coordinate system OXYZ;

Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
единичные орты измерительной системы координат O'X'Y'Z';
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
single unit vectors of the measuring coordinate system O'X'Y'Z ';

Figure 00000011
,
Figure 00000012
,
Figure 00000013
единичные орты нормальной системы координат O''X''Y''Z''; F - фокусное расстояние фотообъектива, м.
Figure 00000011
,
Figure 00000012
,
Figure 00000013
unit vectors of the normal coordinate system O``X''Y''Z ''; F is the focal length of the photo lens, m

Единичные орты

Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
и
Figure 00000017
,
Figure 00000018
,
Figure 00000019
связаны между собой известным соотношениемSingle unit vectors
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
and
Figure 00000017
,
Figure 00000018
,
Figure 00000019
are interconnected by a known relation

Figure 00000020
Figure 00000020

где bij - элементы матрицы направляющих косинусов (в), i-1…3, j-1...3.

Figure 00000021
where b ij are the elements of the matrix of guide cosines (c), i-1 ... 3, j-1 ... 3.
Figure 00000021

где углы θυ, θψ, θγ - ориентации карданова подвеса относительно связанной системыwhere the angles θ υ , θ ψ , θ γ are the orientations of the cardan suspension relative to the connected system

Единичные орты

Figure 00000022
связаны между собой соотношениемSingle unit vectors
Figure 00000022
related by the ratio

Figure 00000023
Figure 00000023

где αij - элементы матрицы направляющих косинусов (A), i-1…3, j-1…3.where α ij are the elements of the matrix of guide cosines (A), i-1 ... 3, j-1 ... 3.

Figure 00000024
Figure 00000024

ψ - угол рыскания, υ- угол тангажа, γ - угол крена.ψ is the yaw angle, υ is the pitch angle, γ is the angle of heel.

Преобразование координат произвольного вектора из связанной системы координат OXYZ в нормальную систему координат O''X''Y''Z'', осуществляется посредством известного соотношения, учитывающего только взаимное угловое положение систем координат. Связь между старыми и новыми координатами вектора для случая, когда оба базиса являются ортонор-мированными, задается следующей формулой:The transformation of the coordinates of an arbitrary vector from a coupled coordinate system OXYZ to the normal coordinate system O''X''Y''Z '' is carried out by means of a well-known relation that takes into account only the mutual angular position of the coordinate systems. The relationship between the old and new coordinates of the vector for the case when both bases are orthonormal is defined by the following formula:

Figure 00000025
Figure 00000025

Тогда координаты измерительной и нормальной систем связаны посредством следующего соотношенияThen the coordinates of the measuring and normal systems are connected by the following relation

Figure 00000026
Figure 00000026

Необходимо определить координаты подвижного объекта

Figure 00000027
Figure 00000028
Figure 00000029
и центра воронки
Figure 00000030
Figure 00000031
Figure 00000032
в нормальной системе координат, ее полуоси α, β и глубину h.It is necessary to determine the coordinates of the moving object
Figure 00000027
Figure 00000028
Figure 00000029
and the center of the funnel
Figure 00000030
Figure 00000031
Figure 00000032
in the normal coordinate system, its semiaxes α, β and depth h.

Вектор, описывающий пространственное положение объектива в системе O''X''Y''Z'' (точка F) относительно n-го маяка обозначим FMn'':The vector describing the spatial position of the lens in the O''X''Y''Z '' system (point F) relative to the nth beacon is denoted by FM n '':

Figure 00000033
Figure 00000033

где

Figure 00000034
,
Figure 00000035
,
Figure 00000036
- координаты вектора
Figure 00000037
,
Figure 00000038
Figure 00000039
Figure 00000040
- искомые координаты вектора FO'' (положение объектива в системе O''X''Y''Z'').Where
Figure 00000034
,
Figure 00000035
,
Figure 00000036
- vector coordinates
Figure 00000037
,
Figure 00000038
Figure 00000039
Figure 00000040
- the desired coordinates of the vector FO '' (the position of the lens in the O``X''Y''Z '' system).

Спроецируем вектор

Figure 00000041
на оси измерительной системы координат O'X'Y'Z' для чего используем соотношениеProject a vector
Figure 00000041
on the axis of the measuring coordinate system O'X'Y'Z 'for which we use the relation

Figure 00000042
Figure 00000042

Вектор

Figure 00000043
в системе координат O'X'Y'Z' выражается следующим образомVector
Figure 00000043
in the coordinate system O'X'Y'Z 'is expressed as follows

Figure 00000044
Figure 00000044

Вектора

Figure 00000045
и
Figure 00000046
лежат на одной прямой, поэтому должны удовлетворять условию коллинеарностиVectors
Figure 00000045
and
Figure 00000046
lie on one straight line, therefore they must satisfy the collinearity condition

Figure 00000047
Figure 00000047

В скалярном виде это условие перепишется в следующем видеIn scalar form, this condition is rewritten as follows

Figure 00000048
Figure 00000048

Figure 00000049
Figure 00000049

Figure 00000050
Figure 00000050

Поскольку полученные уравнения линейно-зависимы, что легко проверяется, то отбрасывая первое из них и преобразуя два других, получимSince the obtained equations are linearly dependent, which is easily verified, discarding the first of them and transforming the other two, we obtain

Figure 00000051
Figure 00000051

При наличии шести неизвестных двух полученных уравнений недостаточно для решения задачи об определении местоположения подвижного объекта, поэтому используем три разнесенных кодовых метки (n=1,2,3…), которые не расположены на одной прямой.If there are six unknown two equations obtained, it is not enough to solve the problem of determining the location of a moving object, so we use three spaced code labels (n = 1,2,3 ...) that are not located on one straight line.

Таким образом, полученные уравнения связывают шесть неизвестных переменных

Figure 00000052
при этом величины
Figure 00000053
, F известны.Thus, the resulting equations bind six unknown variables
Figure 00000052
while the quantities
Figure 00000053
, F are known.

Пусть рамы гиростабилизированной платформы развернуты на углы θψ=0, θυ= -π/2, θγ=0, тогда матрицаLet the gyro-stabilized platform frames be rotated at angles θ ψ = 0, θ υ = -π / 2, θ γ = 0, then the matrix

Figure 00000054
Figure 00000054

Расположим метки вокруг ВПП как показано на фиг. 2 следующим образом,

Figure 00000055
Figure 00000056
Figure 00000057
L/2, где L - ширина ВПП, k - номер меткиPlace the marks around the runway as shown in FIG. 2 as follows
Figure 00000055
Figure 00000056
Figure 00000057
L / 2, where L is the runway width, k is the mark number

При таком расположении каждая тройка меток образует равносторонний треугольник. С учетом принятого расположения для трех последовательных меток и камеры уравнения (6) примут следующий видWith this arrangement, each triple of marks forms an equilateral triangle. Given the accepted location for three consecutive marks and the camera, equations (6) will take the following form

Figure 00000058
Figure 00000058

Путем решения системы уравнений (8) определяют координаты подвижного объекта

Figure 00000059
γ, υ, ψ из любой точки над ВПП, при этом решение такой системы осуществляется методом последовательных приближений, который обеспечивает очень быструю сходимость.By solving the system of equations (8), the coordinates of the moving object are determined
Figure 00000059
γ, υ, ψ from any point above the runway, and the solution of such a system is carried out by the method of successive approximations, which ensures very fast convergence.

Определение координат точечного объекта на ВППDetermining the coordinates of a point feature on a runway

Определение координат точечного объекта (центр воронки, мина, посторонние предметы и т.д.) на ВПП

Figure 00000060
осуществляется по координатам его изображения на фотоматрице
Figure 00000061
Учитывая линейный характер преобразования изображения посредством фотообъектива связь координат точечных объектов на ВПП и их изображений на фотоматрице описывается следующим образом.Determining the coordinates of a point object (the center of the funnel, mine, foreign objects, etc.) on the runway
Figure 00000060
carried out by the coordinates of its image on the photomatrix
Figure 00000061
Given the linear nature of image conversion by means of a photo lens, the relationship between the coordinates of point objects on the runway and their images on the photomatrix is described as follows.

Figure 00000062
Figure 00000062

Неизвестные параметры с11, с12, cxo, с21, с22, сz0 определяются подстановкой в эти соотношения известных координат трех навигационных метокUnknown parameters c 11 , c 12 , c xo , c 21 , c 22 , c z0 are determined by substituting the known coordinates of three navigation marks into these ratios

Figure 00000063
Figure 00000063

Рассматривая три четных и три нечетных уравнения этой системы, запишем две системы трех уравненийConsidering three even and three odd equations of this system, we write two systems of three equations

Figure 00000064
Figure 00000064

Figure 00000065
Figure 00000065

Заменим второе уравнение системы (10) на разность второго уравнения и первого, а третье заменим на разность второго и третьего, получимWe replace the second equation of system (10) with the difference of the second equation and the first, and replace the third with the difference of the second and third, we obtain

Figure 00000066
Figure 00000066

Их решение имеет видTheir solution has the form

Figure 00000067
Figure 00000067

Figure 00000068
Figure 00000068

Заменим второе уравнение системы (11) на разность второго уравнения и первого, а третье заменим на разность второго и третьего, получимWe replace the second equation of system (11) with the difference of the second equation and the first, and the third we replace with the difference of the second and third, we obtain

Figure 00000069
Figure 00000069

Их решение имеет видTheir solution has the form

Figure 00000070
Figure 00000070

Решения систем (10) и (11) используются для вычисления координат

Figure 00000071
Figure 00000072
точечного объекта с координатами его изображения на фотоматрице
Figure 00000073
Figure 00000074
Solutions of systems (10) and (11) are used to calculate the coordinates
Figure 00000071
Figure 00000072
point object with the coordinates of its image on the photomatrix
Figure 00000073
Figure 00000074

Figure 00000075
Figure 00000075

Figure 00000076
Figure 00000076

Вычисление площади воронкиFunnel area calculation

Эта задача решается с учетом масштабирования изображения, которое описывается системой (9). Подсчитывается число пикселов на изображении воронки, а затем вычисляется площадь воронкиThis problem is solved taking into account the scaling of the image, which is described by system (9). The number of pixels in the funnel image is calculated, and then the area of the funnel is calculated

Figure 00000077
Figure 00000077

где k - номер препятствия (воронки).where k is the number of the obstacle (funnel).

Матрица преобразования изображения записывается следующим образомThe image conversion matrix is written as follows

Figure 00000078
Figure 00000078

где

Figure 00000079
- определитель матрицы С.Where
Figure 00000079
is the determinant of matrix C.

Поскольку определитель матрицы

Figure 00000080
то эта матрица описывает поворот изображения объекта, а множитель
Figure 00000081
- масштабный коэффициент преобразования линейных размеров объекта. Поэтому площадь воронки вычисляется следующим образом.Since the determinant of the matrix
Figure 00000080
then this matrix describes the rotation of the image of the object, and the factor
Figure 00000081
- scale conversion coefficient of the linear dimensions of the object. Therefore, the area of the funnel is calculated as follows.

Figure 00000082
Figure 00000082

где N - число пикселов на изображении воронки,

Figure 00000083
- линейный размер пиксела фотоматрицы.where N is the number of pixels in the image of the funnel,
Figure 00000083
- linear pixel size of the photomatrix.

Claims (1)

Способ локальной навигации подвижного объекта, основанный на фотоэкспонировании земной поверхности фотокамерой, обработке оцифрованного изображения и вычислении координат местоположения подвижного объекта, отличающийся тем, что осуществляют последовательное фотоэкспонирование земной поверхности с установленными на ней кодовыми метками посредством фотокамеры, установленной на подвижном объекте, выделяют на каждом изображении группу по меньшей мере из трех кодовых меток, определяют координаты их центров в связанной системе координат, считывают с каждой метки ее код и по нему определяют координаты метки в горизонтальной системе координат, вычисляют линейные и угловые координаты подвижного объекта, а также координаты и габариты препятствий на взлетно-посадочной полосе.A method of local navigation of a moving object, based on photo exposure of the earth's surface by a camera, processing of a digitized image and calculating the coordinates of the location of a moving object, characterized in that the earth is sequentially exposed to the earth with code marks installed on it by a camera mounted on a moving object, and it is highlighted on each image a group of at least three code marks, determine the coordinates of their centers in the associated coordinate system nat, read its code from each mark and determine the coordinates of the mark in the horizontal coordinate system from it, calculate the linear and angular coordinates of the moving object, as well as the coordinates and dimensions of obstacles on the runway.
RU2018118757A 2018-05-21 2018-05-21 Method for local navigation of mobile object RU2706444C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018118757A RU2706444C1 (en) 2018-05-21 2018-05-21 Method for local navigation of mobile object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018118757A RU2706444C1 (en) 2018-05-21 2018-05-21 Method for local navigation of mobile object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2706444C1 true RU2706444C1 (en) 2019-11-19

Family

ID=68579750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018118757A RU2706444C1 (en) 2018-05-21 2018-05-21 Method for local navigation of mobile object

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2706444C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2739510C1 (en) * 2020-08-19 2020-12-25 Юрий Вячеславович Данилов Unmanned mobile devices navigation method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6411896B1 (en) * 1999-10-04 2002-06-25 Navigation Technologies Corp. Method and system for providing warnings to drivers of vehicles about slow-moving, fast-moving, or stationary objects located around the vehicles
EP1708150A3 (en) * 2005-03-30 2007-04-18 Hitachi, Ltd. System and method for providing information of states of movement of moving objects, a location data collection system, and a car navigation system
RU2340874C1 (en) * 2007-06-07 2008-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" Aircraft navigation method
RU2347240C2 (en) * 2007-04-23 2009-02-20 Василий Иванович Конотоп Method of determination of situation and corners of orientation of flying machine concerning runway and device for its realisation
JP2014157093A (en) * 2013-02-15 2014-08-28 Aisin Aw Co Ltd Navigation system, navigation method, and navigation program
RU2626017C1 (en) * 2016-07-25 2017-07-21 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of navigating mobile object

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6411896B1 (en) * 1999-10-04 2002-06-25 Navigation Technologies Corp. Method and system for providing warnings to drivers of vehicles about slow-moving, fast-moving, or stationary objects located around the vehicles
EP1708150A3 (en) * 2005-03-30 2007-04-18 Hitachi, Ltd. System and method for providing information of states of movement of moving objects, a location data collection system, and a car navigation system
RU2347240C2 (en) * 2007-04-23 2009-02-20 Василий Иванович Конотоп Method of determination of situation and corners of orientation of flying machine concerning runway and device for its realisation
RU2340874C1 (en) * 2007-06-07 2008-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" Aircraft navigation method
JP2014157093A (en) * 2013-02-15 2014-08-28 Aisin Aw Co Ltd Navigation system, navigation method, and navigation program
RU2626017C1 (en) * 2016-07-25 2017-07-21 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Method of navigating mobile object

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2739510C1 (en) * 2020-08-19 2020-12-25 Юрий Вячеславович Данилов Unmanned mobile devices navigation method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11645757B2 (en) Method of and apparatus for analyzing images
US11625851B2 (en) Geographic object detection apparatus and geographic object detection method
JP5841849B2 (en) Navigation system and method using encoded markers
Brenner Extraction of features from mobile laser scanning data for future driver assistance systems
US9341740B1 (en) Optical ground tracking apparatus, systems, and methods
US5247356A (en) Method and apparatus for mapping and measuring land
US20140313321A1 (en) Optical ground tracking apparatus, systems, and methods
Chung et al. Pohang canal dataset: A multimodal maritime dataset for autonomous navigation in restricted waters
WO2020092152A1 (en) A decentralized position and navigation method, device, and system leveraging augmented reality, computer vision, machine learning, and distributed ledger technologies
KR102782302B1 (en) Method and device to estimate location
Marinelli et al. Mobile mapping systems and spatial data collection strategies assessment in the identification of horizontal alignment of highways
CN114812983B (en) A bridge crack measurement method, device and equipment based on laser array
de Oliveira et al. Surface gradient approach for occlusion detection based on triangulated irregular network for true orthophoto generation
Li et al. High‐resolution model reconstruction and bridge damage detection based on data fusion of unmanned aerial vehicles light detection and ranging data imagery
WO2021212477A1 (en) Point cloud data correction method, and related device
Zschiesche Image assisted total stations for structural health monitoring—a review
Del Pizzo et al. Reliable vessel attitude estimation by wide angle camera
RU2706444C1 (en) Method for local navigation of mobile object
Tan et al. Semantic segmentation of UAV lidar point clouds of a stack interchange with deep neural networks
RU2626017C1 (en) Method of navigating mobile object
RU2378664C1 (en) Method of determining location and angle of orientation of aircraft relative runway strip and device to this end
KR102603877B1 (en) Precise Vehicle Positioning Method and Device
Jende et al. Low-level tie feature extraction of mobile mapping data (MLS/images) and aerial imagery
RU2422772C1 (en) Method of locating vehicle relative to traffic mark
RU2758285C1 (en) Method for group video navigation of aircraft