Современные информационные технологии/1. Компьютерная инженерия.

Набиева А.Т.

Уфимский государственный авиационный технический университет, Россия

Возможности использования продуктов фирмы Vicon для управления летающими роботами внутри помещений

Летающими роботами в нынешнее время никого не удивить, они выполняют в воздухе самые разнообразные трюки, могут синхронно двигаться и кружиться на минимальном расстоянии друг от друга с максимальной точностью движений. Такая точность движения достигнута благодаря тому, что летающими роботами управляет компьютер.

Летающие роботы представляют собой квадрокоптеры – крестообразные конструкции с четырьмя пропеллерами. Квадрокоптеры – это удобная платформа и для науки и для коммерческих приложений. Они широко используются для выполнения разнообразных действий, в основном для проведения операций по разведке и наблюдению не только в военных целях, но и в гражданских, к примеру, при ликвидации последствий техногенных катастроф или стихийных бедствий. Уже сейчас множество компаний делают на основе летающих роботов платформы для наблюдения и видеосъемки или для инспектирования различных сооружений. Для того чтобы сделать полноценную коммерческую беспилотную автономную систему, которая будет надежно работать в помещениях необходимо учитывать огромное количество различных факторов, влияющих на полет аппарата, достичь совершенства алгоритмов.

Для одновременного управления несколькими квадрокоптерами в помещении в режиме реального времени, необходимо отслеживать их положение в пространстве с высокой точностью, порядка 1 мм, причем много раз в секунду, и вносить поправки в их движение. Система обратной связи, которая могла бы делать это с необходимым быстродействием, отвечает технология производства фирмы Vicon, основанная на захвате движения (motion capture) светоотражающих маркеров, расположенных на исследуемом объекте. Квадрокоптер несет несколько таких маркеров, причем их расположение индивидуально, благодаря чему центральный компьютер системы имеет возможность опознавания каждого летательного аппарата. Четырехмегапиксельные камеры захвата движения компании Vicon установлены под потолком. Вокруг объектива каждой камеры расположены светодиоды, излучение от которых отражается от маркеров на летательных аппаратах. (Рис. 1) Сами камеры работают только с программой Vicon Tracker. Камеры получают электропитание и передают изображение через ethernet кабель. Для того чтобы отследить положение маркера необходимо чтобы его было видно как минимум на двух камерах. При этом если один или несколько маркеров были закрыты и ни одна из камер их не видит, то их позиция будет восстановлена, если видно хотя бы три маркера. Чем меньше размер маркеров, тем меньше шансов на то, что они будут перекрываться. При больших размерах маркеров, камера может распознать несколько маркеров как один.

Положение каждого аппарата отслеживается с точностью до 1 мм и частотой 200 кадров в секунду, и после обработки информации компьютер посылает сигналы управления каждому летающему роботу 60 раз в секунду.

Рис.1. Захват движения камерами полета квадрокоптера

Помещение в котором летают роботы может быть любого размера и при увеличении размера никакие технические трудности не возникают, необходимо просто установить больше камер. Система Vicon может различать и отслеживать одновременно около 50 аппаратов, хотя это количество можно увеличить, если снизить частоту кадров. Работать с системой можно только внутри помещений, потому что любая поверхность, которая отражает падающий на нее солнечный свет, будет хорошо видна в камере, тем самым мешая поиску маркеров.

Метод позиционирования с помощью внешних систем захвата движения имеет определенные перспективы в коммерческих приложениях и может использоваться в помещениях, где недоступен сигнал GPS.

Литература:

1. Захват движения / Wikipedia. The Free Encyclopedia. [Электронные данные] метод доступа – свободный.

2. Видеоанализ/ Wikipedia. The Free Encyclopedia. [Электронные данные] метод доступа – свободный.

3. Сайт сети Интернет: Фантастические возможности продуктов компании Vicon Motion Systems – Режим доступа: http://v3.svga.ru/news/article/1630

4. Сайт сети Интернет: Компьютерра – Режим доступа: http://www.computerra.ru/tag/квадрокоптеры/

5. Сайт сети Интернет: Популярная механика – Режим доступа:

http://www.popmech.ru/article/9434-arena-letayuschih-mashin/