RU2840814C1 - Aerial photography data processing system for determining optimum zones and controlling operating modes of target loads of unmanned aerial vehicle - Google Patents
Aerial photography data processing system for determining optimum zones and controlling operating modes of target loads of unmanned aerial vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2840814C1 RU2840814C1 RU2024134552A RU2024134552A RU2840814C1 RU 2840814 C1 RU2840814 C1 RU 2840814C1 RU 2024134552 A RU2024134552 A RU 2024134552A RU 2024134552 A RU2024134552 A RU 2024134552A RU 2840814 C1 RU2840814 C1 RU 2840814C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- data
- input
- output
- interest
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиационной техники и может применяться на беспилотных летательных аппаратах (БПЛА), использующих широкий спектр технологий обработки информации, включая технологии искусственного интеллекта, для повышения уровня автономности и функциональности БПЛА, а также повышения эффективности управления БПЛА и целевыми нагрузками при решении широкого спектра поисковых задач, связанных с поиском, классификацией и определением координат местоположения, траектории и скорости движения объектов интереса.The invention relates to the field of aviation technology and can be used on unmanned aerial vehicles (UAVs) using a wide range of information processing technologies, including artificial intelligence technologies, to increase the level of autonomy and functionality of the UAV, as well as to increase the efficiency of controlling the UAV and target loads when solving a wide range of search tasks related to searching, classifying and determining the coordinates of the location, trajectory and speed of movement of objects of interest.
Современные БПЛА выполняют широкий спектр задач, эффективность решения которых в большой степени зависит от применяемых технологий управления полетом и целевыми нагрузками. Одним из условий выполнения поисковых задач является эффективное управление целевыми нагрузками (например, оптическими и мультиспектральными камерами и радиолокационными станциями), осуществляющими сбор информации об окружающей обстановке и объектах интереса в процессе аэросъемки, а также определение оптимальных зон и режимов работы целевых нагрузок. Определение оптимальных зон и управление режимами работы целевых нагрузок в процессе полета БПЛА позволит эффективно решать поисковые задачи как в режиме дистанционного ручного управления БПЛА, так и в режиме автономного управления с различным уровнем автономности.Modern UAVs perform a wide range of tasks, the efficiency of which largely depends on the applied flight and target load control technologies. One of the conditions for performing search tasks is the efficient control of target loads (for example, optical and multispectral cameras and radar stations) that collect information about the surrounding environment and objects of interest during aerial photography, as well as determining the optimal zones and operating modes of target loads. Determining optimal zones and controlling the operating modes of target loads during UAV flight will allow for the efficient solution of search tasks both in the UAV remote manual control mode and in the autonomous control mode with varying levels of autonomy.
Известна интеллектуальная система автоматического управления беспилотным летательным аппаратом по патенту RU 164139 (МПК В64С 13/00; В64С 19/02; G05D 1/00; G01S 19/00, опубл. 20.08.2016), которая состоит из модуля низкоуровнего управления, содержащего контроллер модуля низкоуровнего управления на базе 32-разрядного микропроцессора, нейросетевой чип, СОМ-порт, интерфейсы подключения устройств управления движением, интерфейсы подключения внешних датчиков, приемник GNSS, разъем электропитания, модуль мониторинга электропитания, четыре бароальтиметра, четыре магнитометра, четыре акселерометра, четыре гироскопа, четыре термометра, и модуля высокоуровнего управления, содержащего контроллер модуля высокоуровнего управления на базе многоядерного 32-разрядного микропроцессора, объединенного с графическим процессором, видеовход, два USB-порта, Wi-Fi-модуль и накопитель данных, причем входы нейросетевого чипа, СОМ-порта, интерфейсов подключения устройств управления движением и интерфейсов подключения внешних датчиков соединены с выходами контроллера модуля низкоуровнего управления, выходы модуля мониторинга электропитания, нейросетвого чипа, СОМ-порта, интерфейсов подключения устройств управления движением, интерфейсов подключения внешних датчиков, приемника GNSS, каждого бароальтиметра, каждого магнитометра, каждого акселерометра, каждого гироскопа, каждого термометра соединены с входами контроллера модуля низкоуровнего управления, видеовход, выходы графического процессора, каждого USB-порта, Wi-Fi-модуля и накопителя данных соединены с входами контроллера модуля высокоуровнего управления, входы графического процессора, каждого USB-порта, Wi-Fi-модуля и накопителя данных соединены с выходами контроллера модуля высокоуровнего управления, входы контроллера модуля низкоуровнего управления соединены с выходами контроллера модуля высокоуровнего управления, а выходы контроллера высокоуровнего управления соединены с входами контроллера модуля низкоуровнего управления, кроме того, питание модуля высокоуровнего управления осуществляется от модуля низкоуровнего управления. Недостатками системы являются: отсутствие возможности подключения различных типов целевых нагрузок (ЦН), отсутствие возможности выдачи рекомендации по управлению ЦН, отсутствие возможности корректировки элементов поисковых задач в процессе выполнения полета таких, как объекты интереса.An intelligent automatic control system for an unmanned aerial vehicle is known according to patent RU 164139 (IPC B64C 13/00; B64C 19/02; G05D 1/00; G01S 19/00, published on 20.08.2016), which consists of a low-level control module containing a low-level control module controller based on a 32-bit microprocessor, a neural network chip, a COM port, interfaces for connecting motion control devices, interfaces for connecting external sensors, a GNSS receiver, a power connector, a power monitoring module, four baroaltimeters, four magnetometers, four accelerometers, four gyroscopes, four thermometers, and a high-level control module containing a high-level control module controller based on a multi-core 32-bit microprocessor combined with a graphics processor, a video input, two USB ports, a Wi-Fi module and a data storage device, wherein the inputs of the neural network chip, the COM port, the interfaces for connecting motion control devices and the interfaces for connecting external sensors are connected to the outputs of the low-level control module controller, the outputs of the power supply monitoring module, the neural network chip, the COM port, the interfaces for connecting motion control devices, the interfaces for connecting external sensors, the GNSS receiver, each baroaltimeter, each magnetometer, each accelerometer, each gyroscope, each thermometer are connected to the inputs of the low-level control module controller, the video input, the outputs of the graphic processor, each USB port, the Wi-Fi module and the data storage device are connected to the inputs of the high-level control module controller, the inputs of the graphic processor, each USB port, the Wi-Fi module and the data storage device are connected to the outputs of the high-level control module controller, the inputs of the low-level control module controller are connected to the outputs of the high-level control module controller, and the outputs high-level control controller are connected to the inputs of the low-level control module controller, in addition, the high-level control module is powered from the low-level control module. The disadvantages of the system are: the inability to connect different types of target loads (TL), the inability to issue recommendations for TL control, the inability to adjust elements of search tasks during the flight, such as objects of interest.
Из патента RU 195749 (МПКВ64С 13/10, В64С 19/02, G01C 23/00, опубл. 05.02.2020) известна интеллектуальная система технического зрения беспилотного летательного аппарата для решения задач навигации, построения трехмерной карты окружающего пространства и препятствий и автономного патрулирования, которая состоит из программно-аппаратного комплекса, состоящего из бортового вычислителя на основе одноплатного компьютера с платой расширения на базе 32-разрядного контроллера для реализации возможности обработки сигналов в реальном масштабе времени с использованием нейронной сети, и инерционного измерительного блока, аппаратно расположенного на плате расширения; бортовой видеокамеры для получения видеопотока и передачи его в бортовой вычислитель по стандартному USB-интерфейсу; RGB-D -камеры для получения поля глубин в области видимости устройства и передачи его на бортовой вычислитель по стандартному USB-интерфейсу; полетного контроллера, связанного через разводку системы управления корпуса беспилотного летательного аппарата с платой расширения для распределения и передачи команд, управляющих частотой вращения двигателей, и используемого для управления системой стабилизации беспилотного летательного аппарата; приемника радиосигналов для приема сигналов от сторонней системы управления и передачи их для обработки в бортовой вычислитель по стандартному последовательному интерфейсу связи S.BUS; вращающегося лазерного сканера-дальномера для определения расстояний до объектов окружающей среды и передачи этой информации в бортовой вычислитель по стандартному последовательному интерфейсу связи UART; стационарного лазерного дальномера для определения точечных расстояний до объектов окружающей среды и передачи этой информации в бортовой вычислитель по стандартному последовательному интерфейсу связи UART, причем инерционный измерительный блок состоит из гироскопа, определяющего угловую скорость вращения вокруг собственных осей X, Y и Z, акселерометра, определяющего величину ускорения свободного падения по осям X, Y, и Z, компаса, определяющего углы между собственными осями сенсора X, Y и Z и силовыми линиями магнитного поля Земли, барометра, определяющего атмосферное давление, высоту над уровнем моря и температуру, а управляющие сигналы на контроллеры скорости осуществляются методом широтно-импульсной модуляции. Недостатками системы является невозможность определения координат местоположения одиночного объекта, отсутствие возможности уточнения классов объектов интереса в процессе полета.From patent RU 195749 (IPCВ64С 13/10, В64С 19/02, G01C 23/00, published 05.02.2020) an intelligent technical vision system of an unmanned aerial vehicle is known for solving navigation problems, constructing a three-dimensional map of the surrounding space and obstacles and autonomous patrolling, which consists of a software and hardware complex consisting of an on-board computer based on a single-board computer with an expansion board based on a 32-bit controller to implement the possibility of processing signals in real time using a neural network, and an inertial measuring unit, hardware located on the expansion board; an on-board video camera for receiving a video stream and transmitting it to the on-board computer via a standard USB interface; an RGB-D camera for receiving a depth field in the field of view of the device and transmitting it to the on-board computer via a standard USB interface; a flight controller connected through the control system wiring of the unmanned aerial vehicle body to an expansion board for distributing and transmitting commands controlling the rotation speed of the engines and used to control the stabilization system of the unmanned aerial vehicle; a radio signal receiver for receiving signals from a third-party control system and transmitting them for processing to the on-board computer via the standard S.BUS serial communication interface; a rotating laser scanner-rangefinder for determining distances to objects in the environment and transmitting this information to the on-board computer via the standard UART serial communication interface; a stationary laser rangefinder for determining point distances to objects in the environment and transmitting this information to the on-board computer via a standard UART serial communication interface, with the inertial measuring unit consisting of a gyroscope that determines the angular velocity of rotation around its own axes X, Y, and Z, an accelerometer that determines the magnitude of the acceleration of gravity along the axes X, Y, and Z, a compass that determines the angles between the sensor's own axes X, Y, and Z and the lines of force of the Earth's magnetic field, a barometer that determines atmospheric pressure, altitude above sea level, and temperature, and control signals to the speed controllers are carried out using the pulse-width modulation method. The disadvantages of the system are the impossibility of determining the coordinates of the location of a single object, the lack of the ability to clarify the classes of objects of interest during the flight.
Из патента на изобретение RU 2819590 (МПК GOlC 23/00, B64U 101/18, B64U 20/80, опубл. 21.05.2024) известна бортовая интеллектуальная система поиска и наведения беспилотного летательного аппарата, которая содержит взаимосоединенные входами-выходами по каналам информационного обмена обзорную камеру, вычислительное устройство, включающее взаимодействующие по вычислительному каналу информационного обмена блок обнаружения и распознавания наземных объектов, блок формирования координатной информации, блок сопровождения и отождествления наземных объектов, блок ввода-вывода и управления обменом информации, базу данных типов и классов наземных объектов, оперативно запоминающее устройство для хранения весовых коэффициентов нейросети и целевой информации, блок контроля состояния бортовых систем, блок определения угловых отклонений, блок управления режимами работы летательного аппарата и блок обработки видеоизображения. Недостатками системы являются: отсутствие возможности подключения устройств аэросъемки различного типа, отсутствие возможности использовать набор нейронных сетей для обработки данных с ЦН различного типа при различных режимах работы, отсутствие возможности уточнения набора классов объектов в процессе выполнения полета.From the invention patent RU 2819590 (IPC GOlC 23/00, B64U 101/18, B64U 20/80, published 05/21/2024), an on-board intelligent search and guidance system for an unmanned aerial vehicle is known, which contains a surveillance camera interconnected by inputs and outputs via information exchange channels, a computing device including a ground object detection and recognition unit, a coordinate information generation unit, a ground object tracking and identification unit, an input-output and information exchange control unit, a database of ground object types and classes, a random access memory device for storing neural network weighting coefficients and target information, an on-board systems state monitoring unit, an angular deviation determination unit, an aircraft operating mode control unit, and a video image processing unit interacting via a computing information exchange channel. The disadvantages of the system are: the lack of the ability to connect various types of aerial photography devices, the lack of the ability to use a set of neural networks to process data from various types of CNs in various operating modes, the lack of the ability to refine the set of object classes during the flight.
Техническое решение, известное из патента RU 2819590, выбрано в качестве ближайшего аналога данного изобретения.The technical solution known from patent RU 2819590 is selected as the closest analogue of this invention.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в создании авиационной системы обработки данных аэросъемки для определения оптимальных зон и управления режимами работы целевых нагрузок беспилотного летательного аппарата, обеспечивающей повышение эффективности работы ЦН и уровня автономности БПЛА при решении поисковых задач путем устранения указанных недостатков.The problem that this invention is aimed at solving is the creation of an aviation system for processing aerial photography data to determine optimal zones and control the operating modes of target loads of an unmanned aerial vehicle, ensuring an increase in the operating efficiency of the target payload and the level of autonomy of the UAV when solving search tasks by eliminating the indicated shortcomings.
Технический результат, достигаемый при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в повышении точности определения зон работы целевых нагрузок и их режимов за счет осуществления интеллектуальной обработки данных (ИОД) аэросъемки, согласованной с режимами работы БПЛА, определяемыми видом решаемой поисковой задачи.The technical result achieved by implementing the claimed invention consists in increasing the accuracy of determining the zones of operation of target loads and their modes due to the implementation of intelligent data processing (IDP) of aerial photography, coordinated with the operating modes of the UAV, determined by the type of search task being solved.
Указанный технический результат достигается тем, что в авиационную систему обработки данных аэросъемки для определения оптимальных зон и управления режимами работы целевых нагрузок беспилотного летательного аппарата, содержащую вычислительное устройство, включающее взаимосвязанные шиной данных блок интерфейсов ввода-вывода и блок обработки данных аэросъемки, включены блок ЦН, который выполнен с возможностью получения данных от информационно-управляющей системы (ИУС) БПЛА, взаимосвязанные блок приема-передачи данных и блок приема-передачи данных пункта управления (ПУ), блок обработки и анализа данных ПУ, вход-выход которого соединен с входом-выходом блока приема-передачи данных ПУ, причем вход-выход блока приема-передачи данных соединен с входом-выходом блока интерфейсов ввода-вывода вычислительного устройства, которое дополнительно включает взаимосвязанные шиной данных блок детекции и базовой классификации объектов интереса, блок хранения данных, блок формирования данных для ИУС. блок вычисления векторов признаков и блок уточнения класса объекта интереса, вход-выход блока ЦН соединен с входом-выходом блока интерфейсов ввода-вывода, который выполнен с возможностью передачи данных в ИУС БПЛА.The specified technical result is achieved in that the aviation system for processing aerial photography data for determining optimal zones and controlling the operating modes of target loads of an unmanned aerial vehicle, comprising a computing device including an input-output interface unit and an aerial photography data processing unit, interconnected by a data bus, includes a CN unit, which is configured to receive data from the information and control system (ICS) of the UAV, an interconnected data reception and transmission unit and a control point (CP) data reception and transmission unit, a CP data processing and analysis unit, the input-output of which is connected to the input-output of the CP data reception and transmission unit, wherein the input-output of the data reception and transmission unit is connected to the input-output of the input-output interface unit of the computing device, which additionally includes a detection and basic classification unit of objects of interest, a data storage unit, and a data generation unit for the ICS, interconnected by a data bus. a block for calculating feature vectors and a block for refining the class of an object of interest, the input-output of the CN block is connected to the input-output of the input-output interface block, which is designed with the possibility of transmitting data to the UAV ICS.
Технический результат достигается также тем, что блок 1 целевых нагрузок включает оптико-электронную систему, камеру цифровой аэрофотосъемки и бортовую радиолокационную станцию.The technical result is also achieved by the fact that the
Сущность заявляемой авиационной системы обработки данных аэросъемки для определения оптимальных зон и управления режимами работы целевых нагрузок беспилотного летательного аппарата поясняется примером ее реализации и чертежом, на котором представлена структурная электрическая схема системы.The essence of the claimed aviation system for processing aerial photography data for determining optimal zones and controlling the operating modes of target loads of an unmanned aerial vehicle is explained by an example of its implementation and a drawing showing the structural electrical diagram of the system.
На чертеже введены обозначения:The following designations are introduced on the drawing:
1 - блок целевых нагрузок;1 - target load block;
2 - вычислительное устройство;2 - computing device;
3 - блок приема-передачи данных;3 - data reception and transmission unit;
4 - блок приема-передачи данных ПУ;4 - data transmission and reception unit PU;
5 - блок обработки и анализа данных ПУ;5 - data processing and analysis unit;
6 - блок интерфейсов ввода-вывода;6 - input/output interface block;
7 - блок обработки данных аэросъемки;7 - aerial photography data processing unit;
8 - блок детекции и базовой классификации объектов интереса;8 - block for detection and basic classification of objects of interest;
9 - блок хранения данных;9 - data storage block;
10 - блок формирования данных для ИУС;10 - data generation unit for the IUS;
11 - блок вычисления векторов признаков;11 - block for calculating feature vectors;
12 - блок уточнения класса объекта интереса;12 - block for refining the class of the object of interest;
13 - шина данных.13 - data bus.
Авиационная система обработки данных аэросъемки для определения оптимальных зон и управления режимами работы целевых нагрузок беспилотного летательного аппарата включает (фиг. 1): блок 1 целевых нагрузок, вычислительное устройство 2, блок 3 приема-передачи данных, блок 4 приема-передачи данных пункта управления и блок 5 обработки и анализа данных пункта управления. Вычислительное устройство 2 включает блок 6 интерфейсов ввода-вывода, блок 7 обработки данных аэросъемки, блок 8 детекции и базовой классификации объектов интереса, блок 9 хранения данных, блок 10 формирования данных для ИУС, блок 11 вычисления векторов признаков, блок 12 уточнения класса объекта интереса и шину 13 данных.An aviation system for processing aerial photography data for determining optimal zones and controlling the operating modes of target loads of an unmanned aerial vehicle includes (Fig. 1): a
Блок 1 целевых нагрузок предназначен для сбора и выдачи информации аэросъемки от разного типа подключенной ЦН и представляет собой, например, состав ЦН, состоящий из оптико-электронной системы, камер цифровой аэрофотосъемки, бортовой радиолокационной станции.
Вычислительное устройство 2 предназначено для приема/передачи информации от внешних подключаемых устройств, ее обработки в блоках, в том числе ИОД для задач детекции и классификации объектов интереса, определения их параметров и/или семантической сегментации.
Блок 6 интерфейсов ввода-вывода предназначен для преобразования информации при взаимодействии внешних подключаемых устройств, внутренних блоков и шины данных и представляет собой, например, набор из интерфейсов 100/1000 BASE-TX Ethernet, FC-AV, мультиплексный канал информационного обмена.
Блок 7 обработки данных аэросъемки предназначен для обработки поступающей от активной ЦН информации в соответствии с требованиями последующей ИОД и режимами работы ЦН. Блок 6 может быть реализован, например, на базе процессора ARM Cortex А9.
Блок 8 детекции и базовой классификации объектов интереса предназначен для выполнения детекции и базовой классификации объектов интереса по информации, поступающей от различного вида ЦН с использованием соответствующих моделей нейронных сетей и заданных классификаторов с учетом режимов работы ЦН. Блок 8 представляет собой, например, модуль нейроускорителя ATLAS 200 с загруженными нейросетевыми моделями YOLOv51 и ResNet для выполнения ИОД в режиме «Детекция и классификация» и с загруженными нейросетевым моделями UNet для выполнения ИОД в режиме «Семантическая сегментация».
Блок 9 хранения данных предназначен для хранения данных о моделях загруженных нейронных сетей, поступающих данных аэросъемки, результатов ИОД, информации о режимах работы ЦН, иной служебной информации. Блок 9 представляет собой, например, карту памяти SDSDQAF3/128 GB.
Блок 10 формирования данных для ИУС предназначен для формирования данных, полученных в результате ИОД в соответствии с заданными требованиями. Блок 10 может быть реализован, например, на базе процессора ARM Cortex А9.
Блок 11 вычисления векторов признаков предназначен для вычисления векторов признаков объекта интереса, поступающего на процедуру доклассификации с использованием загруженных моделей нейронных сетей. Блок 11 представляет собой, например, программную реализацию нейросетевой модели ShuffleNet-v2, выполняемую на базе модуля нейроускорителя ATLAS 200.
Блок 12 уточнения класса предназначен для определения эталонного класса объекта интереса, поступающего на процедуру доклассификации с использованием модели, основанной на методе опорных векторов либо модели полносвязной нейронной сети. Блок 12 может быть реализован, например, на базе модуля нейроускорителя ATLAS 200.
Блок 3 приема-передачи данных предназначен для обработки информации о результатах ИОД и режимов работы БПЛА, ЦН и блоков ИОД, сквозной передачи данных, полученных с активной ЦН, управляющих сигналов и запросов от ПУ. Блок 3 может быть реализован, например, на базе процессора ARM Cortex А9.
Блок 4 приема-передачи данных ПУ предназначен для обработки информации о результатах ИОД и режимов работы БПЛА, ЦН и блоков ИОД, сквозной передачи данных, полученных с активной ЦН, отправки управляющих сигналов и запросов с ПУ. Блок 4 может быть реализован, например, на базе процессора ARM Cortex А9.
Блок 5 обработки и анализа данных ПУ предназначен для подготовки данных об эталонных классах и соответствующих их векторах признаков для процедур доклассификации. Блок 4 представляет собой, например, сервер, включающий 2 процессора Эльбрус 8СВ с 4-мя установленными нейроускорителями NMCard.
Шина 13 данных предназначена для обеспечения информационного обмена между элементами вычислительного устройства 2.
Общий принцип работы состоит в последовательной обработке данных аэросъемки, поступающих от активной ЦН в различных режимах работы с применением соответствующих им режимов ИОД, использующих предустановленный набор нейросетевых моделей, по результатам работы которых формируется информация об обнаруженных и проклассифицированных объектах интереса, на основе которой формируются решения по выбору оптимальных зон работы и режимов работы ЦН. Полученные результаты работы отправляются на ИУС БПЛА, ЦН и на ПУ. На ПУ производится их проверка и, при необходимости, уточненная классификация, результаты которой отправляются на борт БПЛА совместно с дополнительной информацией по вновь выявленным эталонным классам объектов. Уточненные классы учитываются для доклассификации объектов интереса на борту.The general principle of operation consists of sequential processing of aerial photography data received from the active CN in various operating modes using the corresponding IOD modes using a preset set of neural network models, the results of which are used to generate information on detected and classified objects of interest, on the basis of which decisions are made on the selection of optimal operating zones and CN operating modes. The obtained results are sent to the UAV I&C, CN and CP. At the CP, they are checked and, if necessary, a refined classification is made, the results of which are sent on board the UAV together with additional information on newly identified reference classes of objects. The refined classes are taken into account for additional classification of objects of interest on board.
Система работает следующим образом:The system works as follows:
Для выполнения БПЛА поисковых задач задаются исходные параметры: виды, режимы и зоны работы ЦН, типы нейросетевых моделей, классификаторы объектов интереса.To perform UAV search tasks, the following initial parameters are set: types, modes and zones of operation of the central network, types of neural network models, classifiers of objects of interest.
При выполнении БПЛА поисковых задач, согласно заданным параметрам, от блока 1 целевых нагрузок данные аэросъемки от активной ЦН, вид которой определяется режимом работы и настройками ИОД, определяемыми ПУ или ИУС БПЛА, передаются на вычислительное устройство 2 через блок 6 интерфейсов ввода-вывода.When the UAV performs search tasks, according to the specified parameters, from the
С блока 6 интерфейсов ввода-вывода данные аэросъемки подаются через шину данных 13 на блок 3 приема-передачи данных для осуществления сквозной передачи данных через блок 4 приема-передачи данных пункта управления на блок 5 обработки и анализа данных пункта управления, в случае включения режима сквозной передачи данных.From the input/
С блока 6 интерфейсов ввода-вывода через шину 13 данных данные передаются на блок 9 хранения данных для временного хранения и дальнейшей передачи на обработку в блок 7 обработки данных аэросъемки.From the input/
Из блока 9 хранения данных данные передаются через шину 13 данных в блок 7 обработки данных аэросъемки, где они подготавливаются для дальнейшей ИОД, зависящей от режима работы ИОД, например, с использованием оценки уровня шума, корректировки геометрических искажений, прореживания кадров. При этом вид обработки зависит от типа и режима работы используемой для аэросъемки активной нагрузки, а также выполняемой поисковой задачи.From the
Подготовленные данные в виде кадров из блока 9 хранения данных подаются на блок 8 детекции и базовой классификации объектов интереса, в котором выполняется ИОД, соответствующая текущему режиму «Детекция и классификация» либо «Семантическая сегментация». Результатом работы блока 8 детекции и базовой классификации объектов интереса является обнаруженный объект интереса, либо набор объектов интереса, либо группа объектов интереса, определяемый как область на элементе кадра, заданная координатами ключевых точек, ее границы в пределах кадра, а также его базовый класс и идентификатор базового класса. При этом для каждого вида аэросъемки и режима работы ИОД формируется свой набор объектов, заданных соответствующими предварительно загруженными в блок 9 хранения данных классификаторами.The prepared data in the form of frames from the
Полученные объекты интереса, состоящие из идентификатора объекта, области изображения с объектом интереса (портрет), метаданных, включая координаты и коэффициент уверенности, и идентификатора базового класса, передаются через шину 13 данных в блок 9 хранения данных для их долгосрочного хранения в памяти.The obtained objects of interest, consisting of an object identifier, an image region with the object of interest (portrait), metadata, including coordinates and a confidence coefficient, and a base class identifier, are transmitted via
Полученный объект интереса, состоящий из идентификатора объекта, портрета, метаданных и идентификатора базового класса, передается в блок 10 формирования данных для ИУС, где дополнительно обрабатывается, включая вычисление геодезических координат объекта (WGS-89, П3-90.11), вычисление траекторий движения подвижных объектов, вычисление скорости движения подвижных объектов, для представления в форме формуляров, которые через шину 13 данных передаются на блок 6 интерфейсов ввода-вывода, откуда передаются в блок 3 приема-передачи данных для дальнейшей передачи через блок 4 приема-передачи данных ПУ на блок 5 обработки и анализа данных ПУ, а также через шину 13 данных передаются в блок 6 интерфейсов ввода-вывода для передачи в ИУС.The received object of interest, consisting of an object identifier, a portrait, metadata and a base class identifier, is transmitted to the
Данные по объекту интереса через шину 13 данных из блока 9 хранения данных передается на блок 11 вычисления векторов признаков, используемых для уточнения базового класса объекта.Data on the object of interest is transmitted via
Данные по объекту интереса по шине 13 данных из блока 9 хранения данных передается на блок 11 вычисления векторов признаков, где подвергаются ИОД, результатом работы которой является сформированный набор из идентификатора базового класса объекта интереса, идентификатора объекта интереса и вычисленного вектора признаков.Data on the object of interest is transmitted via
Полученный набор из идентификатора базового класса объекта интереса, идентификатора объекта интереса и вычисленного вектора признаков передается в блок 9 хранения данных через шину 13 данных.The obtained set of the identifier of the base class of the object of interest, the identifier of the object of interest and the calculated feature vector is transmitted to the
Объект интереса, содержащий идентификатор объекта, портрет, метаданные и идентификатор базового класса передается через блок 3 приема-передачи данных через блок 4 приема-передачи данных ПУ на блок 5 обработки и анализа данных ПУ.The object of interest containing the object identifier, portrait, metadata and base class identifier is transmitted through the data reception and
По портретам или кадрам, содержащим данные объектов интереса, в блоке 5 обработки и анализа данных на ПУ формируется набор эталонных объектов и их классов для доклассификации.Based on portraits or frames containing data of objects of interest, a set of reference objects and their classes for further classification is formed in
Полученный набор идентификаторов эталонных объектов и их уточненных классов передается на вычислительное устройство 2 через блок 4 приема-передачи данных ПУ и через блок 3 приема-передачи данных, блок 6 интерфейсов ввода-вывода, шину 13 данных и передается на блок 9 хранения данных.The obtained set of identifiers of reference objects and their refined classes is transmitted to the
Векторы признаков объектов, полученные в блоке 11 вычисления векторов признаков и хранящиеся в блоке 9 хранения данных, а также набор идентификаторов эталонных объектов и их классов, полученный с ПУ и хранящиеся в блоке 9 хранения данных, передаются через шину 13 данных в блок 12 уточнения класса, где используются для быстрого обучения полносвязной нейронной сети.The feature vectors of objects obtained in the feature
Вектор признаков объекта, полученный в блоке 11 вычисления векторов признаков, передается из блока 9 хранения данных через шину 13 данных на блок 13 уточнения класса, где подвергается ИОД, результатом работы которого является уточненный класс объекта, определяемый как результат вывода полносвязной нейронной сети.The vector of object features obtained in the feature
Уточненный класс в виде идентификатора найденного эталонного класса объекта интереса передается через шину 13 данных в блок 9 хранения данных.The refined class in the form of an identifier of the found reference class of the object of interest is transmitted via
Формуляр, состоящий из идентификатора объекта, идентификатора базового класса, типа базового класса, координат объекта на кадре, идентификатора кадра, идентификатора уточненного класса, типа уточненного класса, коэффициента уверенности передается через шину 13 данных на блок 10 формирования данных для ИУС, в котором формируются данные для ИУС БПЛА и ЦН. Полученные данные через шину 13 данных передаются через блок 6 интерфейсов ввода-вывода на ИУС, которая формирует по заданным в нем алгоритмам управляющие сигналы на активную ЦН и подсистему управления БПЛА, а также через блок 6 интерфейсов ввода-вывода на блок 1 целевых нагрузок.The form consisting of the object identifier, the base class identifier, the base class type, the object coordinates on the frame, the frame identifier, the refined class identifier, the refined class type, the confidence coefficient is transmitted via the
Заявленная система реализована в изделии АСПМ.466226.003-01 Бортовой информационно-аналитической системы «БИАС базовый», а также в изделии АСПМ.466448.001 Программно-аппаратного комплекса информационного обеспечения БИАС «ПАК ИО БИАС». Результаты предварительных испытаний БИАС подтверждают достижение заявленного технического результата за счет выполнения на борту БПЛА обработки видовой и параметрической информации от набора различного вида ЦН и формирования результатов ИОД для ИУС БПЛА, а также за счет взаимодействия борта и ПУ по обмену информацией и выполнения дополнительной ИОД на ПУ для реализации доклассификации на борту во время полета.The declared system is implemented in the product ASPM.466226.003-01 On-board information and analytical system "BIAS basic", as well as in the product ASPM.466448.001 Software and hardware complex of information support of BIAS "PAK IO BIAS". The results of preliminary tests of BIAS confirm the achievement of the declared technical result due to the implementation on board the UAV of processing of species and parametric information from a set of various types of CN and the formation of IOD results for the UAV ICS, as well as due to the interaction of the board and the control unit for the exchange of information and the implementation of additional IOD on the control unit for the implementation of additional classification on board during the flight.
Внедрение изобретения в состав БПЛА не требует внесения существенных изменений в штатные бортовые системы, поскольку обеспечивается взаимодействие со штатными бортовыми системами посредством подключения по штатным интерфейсам и каналам связи.The implementation of the invention into the UAV does not require significant changes to the standard on-board systems, since interaction with the standard on-board systems is ensured by connecting via standard interfaces and communication channels.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2840814C1 true RU2840814C1 (en) | 2025-05-28 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202075794U (en) * | 2011-05-24 | 2011-12-14 | 段连飞 | Unmanned plane aerial photography three-dimensional imaging processing device |
| US20180158197A1 (en) * | 2016-12-01 | 2018-06-07 | Skydio, Inc. | Object tracking by an unmanned aerial vehicle using visual sensors |
| CN108537726A (en) * | 2017-03-03 | 2018-09-14 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | A kind of method of track up, equipment and unmanned plane |
| RU2756904C1 (en) * | 2020-08-24 | 2021-10-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Device for multi-angle multi-position synthesis of a complex image of the earth's surface |
| US20230244234A1 (en) * | 2020-02-13 | 2023-08-03 | Skydio, Inc. | Unmanned aerial vehicle adaptable to obstructions |
| RU2817534C1 (en) * | 2023-09-20 | 2024-04-16 | Общество с ограниченной ответственностью "ДРОН СОЛЮШНС" | Method for automatic detection of objects using computer vision system installed on uav |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202075794U (en) * | 2011-05-24 | 2011-12-14 | 段连飞 | Unmanned plane aerial photography three-dimensional imaging processing device |
| US20180158197A1 (en) * | 2016-12-01 | 2018-06-07 | Skydio, Inc. | Object tracking by an unmanned aerial vehicle using visual sensors |
| CN108537726A (en) * | 2017-03-03 | 2018-09-14 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | A kind of method of track up, equipment and unmanned plane |
| US20230244234A1 (en) * | 2020-02-13 | 2023-08-03 | Skydio, Inc. | Unmanned aerial vehicle adaptable to obstructions |
| RU2756904C1 (en) * | 2020-08-24 | 2021-10-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Device for multi-angle multi-position synthesis of a complex image of the earth's surface |
| RU2817534C1 (en) * | 2023-09-20 | 2024-04-16 | Общество с ограниченной ответственностью "ДРОН СОЛЮШНС" | Method for automatic detection of objects using computer vision system installed on uav |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Iasechko et al. | Evaluation of the use of inertial navigation systems to improve the accuracy of object navigation | |
| US8229163B2 (en) | 4D GIS based virtual reality for moving target prediction | |
| Wang et al. | Bearing-only visual SLAM for small unmanned aerial vehicles in GPS-denied environments | |
| AU2014253606A1 (en) | Landing system for an aircraft | |
| Nonami | Present state and future prospect of autonomous control technology for industrial drones | |
| CA2983529C (en) | Systems and methods for establishing a flight pattern adjacent to a target for a vehicle to follow | |
| RU195749U1 (en) | Intelligent vision system for an unmanned aerial vehicle for solving navigation problems, building a three-dimensional map of the surrounding space and obstacles, and autonomous patrolling | |
| US12287200B2 (en) | Self-locating compass | |
| Delaune et al. | Extended navigation capabilities for a future mars science helicopter concept | |
| Campbell et al. | A vision based geolocation tracking system for UAV's | |
| Zhang et al. | A robust SINS/VO integrated navigation algorithm based on RHCKF for unmanned ground vehicles | |
| US20250353623A1 (en) | Distributed Map Generation for Multiple Unmanned Aerial Vehicles | |
| Magree et al. | Monocular visual mapping for obstacle avoidance on UAVs | |
| Frew et al. | Flight demonstrations of self-directed collaborative navigation of small unmanned aircraft | |
| Kim et al. | Visual target tracking and relative navigation for unmanned aerial vehicles in a gps-denied environment | |
| US12106672B2 (en) | Aircraft sensor system synchronization | |
| Miller et al. | UAV navigation based on videosequences captured by the onboard video camera | |
| US20180202831A1 (en) | Auxiliary control method and system for unmanned aerial vehicle | |
| RU2840814C1 (en) | Aerial photography data processing system for determining optimum zones and controlling operating modes of target loads of unmanned aerial vehicle | |
| Kim et al. | Development of a vision-based recognition and position measurement system for cooperative missions of multiple heterogeneous unmanned vehicles | |
| Moraes et al. | Autonomous Quadrotor for accurate positioning | |
| Djapic et al. | Autonomous takeoff & landing of small UAS from the USV | |
| Kovalev et al. | UAV's autonomous navigation principe based on Earth remote sensing data | |
| Suzuki et al. | Development of a SIFT based monocular EKF-SLAM algorithm for a small unmanned aerial vehicle | |
| RU231258U1 (en) | ON-BOARD INFORMATION AND ANALYTICAL SYSTEM |