Статьи журнала - Подводные исследования и робототехника

Все статьи: 229

25 лет ИПМТ ДВО РАН

25 лет ИПМТ ДВО РАН

Другой

Бесплатно

RCE - программная платформа для системы управления АНПА

RCE - программная платформа для системы управления АНПА

Наумов Л.А., Боровик А.И., Баль Н.В.

Статья научная

Рассматриваются вопросы создания программного обеспечения системы управления (СУ) автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА) на базе программной платформы (ПП). Приводится аналитический обзор используемых в настоящее время ПП управления роботами с учетом особых требований, выдвигаемых СУ АНПА (полностью автономная работа, работа при наличии каналов связи с низкой пропускной способностью, специфические задачи и область применения АНПА). Описываются особенности создаваемой платформы RCE (Robot Components Engine), предназначенной для системы управления АНПА. Приводится пример архитектуры программного обеспечения СУ АНПА, построенного на описываемой платформе.

Бесплатно

Автоматизация подготовки миссии для АНПА в задачах обследования акваторий

Автоматизация подготовки миссии для АНПА в задачах обследования акваторий

Багницкий А.В., Инзарцев А.В.

Статья научная

В статье рассматриваются вопросы автоматизации процесса подготовки программы-задания (миссии) для АНПА, решающего обзорно-поисковые задачи. Предлагаемая система автоматизации включает в свой состав мастер подготовки запуска АНПА и симулятор миссий. Миссия компонуется из типовых элементов покрытия, при этом параметры каждого из них рассчитываются автоматически, исходя из задач запуска. Рассмотрены алгоритмы автоматизированного планирования траектории покрытия для акваторий произвольной формы. Результирующая траектория движения АНПА может быть далее детально просмотрена в двумерном или трехмерном представлении. Предлагаемый комплекс средств автоматизации освобождает оператора от выполнения рутинных операций и также может быть использован как тренажёрное средство.

Бесплатно

Автоматическое позиционирование необитаемого подводного аппарата над объектами морского дна с использованием фотоизображений

Автоматическое позиционирование необитаемого подводного аппарата над объектами морского дна с использованием фотоизображений

Костенко В.В., Павин А.М.

Статья научная

Стабилизация подводных аппаратов над объектами морского дна находит применение во многих прикладных задачах в современной морской индустрии. Решение данной задачи без использования визуальных ориентиров ведет к накоплению ошибки счисления и, как следствие, плавному дрейфу аппарата в сторону накопленной ошибки. Цель работы - обосновать структуру и алгоритмы программного обеспечения, предназначенного для удержания подводного аппарата над объектами морского дна в автоматическом режиме. Исходной информацией для удержания служит последовательность цифровых фотоизображений донного объекта, получаемая от видеосистемы аппарата-робота. В качестве объектов морского дна могут выступать любые объекты произвольной формы. Таким образом, задача определения смещения аппарата по последовательности двух изображений сводится к задаче распознавания, где опорный кадр представляет собой искомый объект (шаблон), который необходимо обнаружить на текущем фотокадре и определить его параметры. Применяемый алгоритм распознавания использует ключевые точки на изображении и накопитель Хаффа. Для устранения колебаний в продольном и поперечном направлении относительно распознанного объекта используются показания доплеровского лага. Применяемые в системе стабилизации алгоритмы управления и распознавания обладают низкой ресурсоемкостью, что позволяет использовать их на борту аппарата в автономном режиме. Проведенные морские испытания подтвердили работоспособность алгоритмов и программного комплекса в целом.

Бесплатно

Автоматическое приведение автономного подводного робота к гидроакустическому маяку

Автоматическое приведение автономного подводного робота к гидроакустическому маяку

Павин A.M. А.М.

Статья обзорная

Обсуждаются вопросы навигации и управления автономным необитаемым подводным аппаратом во время приведения его в район, обозначенный гидроакустическим маяком. Дается описание математического и алгоритмического обеспечения программного модуля, осуществляющего управление подводным аппаратом. Приводятся результаты морских испытаний

Бесплатно

Автономные необитаемые подводные аппараты для поиска и уничтожения мин

Автономные необитаемые подводные аппараты для поиска и уничтожения мин

Илларионов Г.Ю., Сидоренко В.В., Смирнов С.В.

Статья

Бесплатно

Автономный подводный аппарат - идеальная прецизионная платформа для подводных гравиметрических измерений

Автономный подводный аппарат - идеальная прецизионная платформа для подводных гравиметрических измерений

Агеев М.Д.

Статья научная

Обсуждается проблема производства высокоточных гравиметрических измерений с помощью автономного подводного аппарата. Рассматривается методологическая связь задач повышения точности гравиметрических измерений и навигации с ориентированием в инерциальном пространстве. Отмечаются преимущества автономного подводного аппарата при решении данного класса задач.

Бесплатно

Акустическое зондирование верхнего слоя морской воды в различных районах океана

Акустическое зондирование верхнего слоя морской воды в различных районах океана

Акуличев В.А., Буланов В.А., Корсков И.В., Попов П.Н.

Статья научная

Работа была поддержана грантами РФФИ № 03-02-16710, 06-05-65095, РФФИ-ДВО № 06-05-96206, а также грантом ДВО РАН № 06-1-П17-071 Программы № 17 фундаментальных исследований РАН.

Бесплатно

Алгоритм реконструкции профиля акустического поля по данным точечных измерений

Алгоритм реконструкции профиля акустического поля по данным точечных измерений

Макаров Д.В.

Статья научная

Разработан метод расчета непрерывного профиля акустического поля по данным точечных измерений с помощью гирлянды гидрофонов. Метод основан на использовании функций дискретного представления переменных. Показано, что данный метод обеспечивает практически точное воспроизведение профиля акустического поля, если вертикальная длина волны звука превышает удвоенное расстояние между соседними гидрофонами. В случае, когда акустическое поля локализовано по глубине за счет существования приповерхностного или придонного звукового канала, требуемая для реконструкции длина гирлянды гидрофонов может быть уменьшена.

Бесплатно

Алгоритмы анализа и цифровой обработки гидролокационных изображений

Алгоритмы анализа и цифровой обработки гидролокационных изображений

Сай С.В., Шоберг А.Г., Бурдинский И.Н., Наумов Л.А., Золотарев В.В.

Статья научная

В работе представлены алгоритмы обработки и анализа подводных изображений. В их числе фильтрация, сжатие, временная автоматическая регулировка усиления, редактирование, измерение навигационных параметров. Данные алгоритмы реализованы в виде компьютерной программы-редактора, которая прошла успешные испытания в системах технического зрения подводных роботов, созданных в ИПМТ ДВО РАН.

Бесплатно

Алгортимы обработки видеоизображений для решения некоторых задач управления и навигации автономных необитаемых подводных аппаратов

Алгортимы обработки видеоизображений для решения некоторых задач управления и навигации автономных необитаемых подводных аппаратов

Борейко А.А., Воронцов А.В., Кушнерик А.А., Щербатюк А.Ф.

Статья научная

Рассмотрен подход к решению двух задач для автономных необитаемых подводных аппаратов на основе обработки видеоизображений. Одна из них связана с организацией приведения АНПА к стыковочному модулю (СМ) донной станции в зоне визуальной видимости на основе выделения искусственных ориентиров, расположенных на СМ. Другой задачей является обеспечение точной локальной навигации АНПА вблизи объекта работ, на основе обработки последовательных видеоизображений, содержащих случайные объекты. Описаны алгоритмы и приведены некоторые результаты их работы с модельными и реальными подводными изображениями.

Бесплатно

Анализ применимости первичных гидролокационных данных для синтезирования апертуры антенн

Анализ применимости первичных гидролокационных данных для синтезирования апертуры антенн

Агафонов И.Б., Золотарв В.В., Мадисон Е.А.

Статья научная

Анализируются результаты эксперимента по накоплению многоканальных гидролокационных данных и дается оценка их применимости для формирования синтезированной апертуры. Рассматриваются структура гидролокационного комплекса «Синтез», методы анализа и постобработки гидролокационных и навигационных данных. Из анализа следуют оценки качества полученных экспериментальных данных и работоспособности комплекса. Перечислены задачи по усовершенствованию аппаратуры и алгоритмов синтезирования гидролокационной апертуры.

Бесплатно

Аналитические свойства и функциональные возможности системы расчета пространственной структуры и параметров гидроакустического поля

Аналитические свойства и функциональные возможности системы расчета пространственной структуры и параметров гидроакустического поля

А.М. Василенко, В.А. Пятакович

Статья научная

Приводятся результаты очередного этапа научных исследований авторов по вопросу создания системы мониторинга морских акваторий на основе разработок нелинейной просветной гидроакустики и нейросете‑ вых технологий распознавания образов объектов. Проведена оценка достоверности результатов программы расчета характеристик морской среды как основного элемента структуры информационно-аналитической системы. Получены результаты расчетов характеристик морской среды при прохождении циклонического вихря. На примере района юго-восточной части п-ова Камчатка проиллюстрирован алгоритм выбора потенциально места установки глубоководной приемной системы. Смоделированы условия распространения звука на дистанциях 500 км, показано влияние сложного рельефа дна и различных глубин расположения источника звука на условия приема гидроакустических сигналов.

Бесплатно

Аномальные особенности структуры поля вектора интенсивности в акустических волноводах

Аномальные особенности структуры поля вектора интенсивности в акустических волноводах

Щуров В.А., Черкасов А.В., Касаткин Б.А., Злобина Н.В., Касаткин С.Б.

Статья научная

Выполнен анализ энергетической структуры звуковых полей в слоистых средах, предсказывающий возникновение резонансных явлений, сопровождающих захват энергии звуковых волн при полном внутреннем отражении. Получены аналитические оценки вертикальной компоненты вектора интенсивности и ее периодической изменчивости по продольной координате, характеризующие резонансную реакцию волновода. На основе теоретического анализа сделан важный вывод о возможности возбуждения в волноводе Пекериса обобщенной волны пограничного типа, не имеющей критической частоты. Однако эта волна принадлежит комплексному угловому спектру источника и характеризуется квадрупольным типом распределения горизонтальных потоков мощности в области определения. Приведены экспериментальные результаты, подтверждающие аномальные особенности поля вертикальной компоненты вектора интенсивности и вихревую структуру поля самого вектора интенсивности.

Бесплатно

Аномальные свойства звуковых полей вблизи морского дна. Часть 1

Аномальные свойства звуковых полей вблизи морского дна. Часть 1

Касаткин Б.А., Злобина Н.В., Касаткин С.Б.

Статья научная

Представлен обзор экспериментальных данных, связанных с отражением и преломлением звуковых волн на границе раздела вода-морское дно, которые не находят объяснения в рамках классической теории и считаются аномальными. Для объяснения экспериментальных результатов аномального характера предложена несамосопряженная модельная постановка граничных задач на отражение сферической волны в слоистой среде, которая адекватна экспериментальным данным. В соответствии с предложенной модельной постановкой выполнены теоретические расчеты, которые не только объясняют экспериментальные данные аномального характера, но и предсказывают эффект самофокусировки звукового поля на оси симметрии в полупространстве, появляющийся при участии сходящейся волны отдачи. Приведены экспериментальные результаты профилирования морского дна, подтверждающие выводы теории. Отмечается важность правильного описания пограничных волновых процессов, оказывающих существенное влияние на работу гидроакустических систем автономных необитаемых подводных аппаратов, работающих вблизи морского дна.

Бесплатно

Аномальные свойства звуковых полей вблизи морского дна. Часть 2

Аномальные свойства звуковых полей вблизи морского дна. Часть 2

Касаткин Б.А., Злобина Н.В., Касаткин С.Б.

Статья научная

Сформулированы физические основы перехода к несамосопряжённой модельной постановке граничных задач при описании пограничных явлений в акустике слоистых сред. Приведены экспериментальные результаты, подтверждающие сложный характер звукового поля вблизи морского дна, не имеющие адекватного объяснения в рамках классической акустики, использующей самосопряжённую модельную постановку. Физически обоснован процесс формирования придонной волны пограничного типа на границе раздела вода–морское дно. Приведены результаты экспериментальных исследований придонной волны на гидрофизическом полигоне Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН, подтверждающие выводы теории. Отмечается важная роль придонной волны при разработке средств гидроакустического навигационного обеспечения и средств гидроакустической связи для АНПА дальнего радиуса действия.

Бесплатно

Аномальные свойства звуковых полей вблизи морского дна. Часть 3

Аномальные свойства звуковых полей вблизи морского дна. Часть 3

Касаткин Б.А., Злобина Н.В., Касаткин С.Б.

Статья научная

Сформулированы физические основы перехода к несамосопряжённой модельной постановке граничных задач при описании резонансных явлений в регулярных и нерегулярных (клиновидных) волноводах. Приведены экспериментальные результаты, подтверждающие резонансный характер возбуждения звукового поля в береговом клине, не имеющие адекватного объяснения в рамках классической акустики, использующей самосопряжённую модельную постановку. Физически обоснован процесс трансформации вытекающих нормальных волн в поле типа стоячей волны в каустических сечениях клиновидного волновода с образованием продольного резонанса. Отмечается особый характер резонансных явлений при возбуждении придонной волны, играющей важную роль при разработке средств гидроакустического навигационного обеспечения и средств гидроакустической связи для АНПА дальнего радиуса действия.

Бесплатно

Аппроксимации расчетного спектра нерегулярного морского волнения

Аппроксимации расчетного спектра нерегулярного морского волнения

Буренин А.А., Кувшинов Г.Е., Наумов Л.А., Чепурин П.И., Чупина К.В.

Статья научная

Для математического описания спектра морского волнения широко применяется группа экспоненциальных спектров и дробно-рациональные аппроксимации. Большинство из них имеет существенные недостатки. В статье рассматриваются методы определения дробно-рациональных аппроксимаций, для которых дробно-рациональная спектральная плотность имеет большую, чем у известных аппроксимаций, разность степеней полиномов знаменателя и числителя, что позволяет устранить недостатки и снизить излишнюю хаотичность имитируемого случайного процесса.

Бесплатно

Архитектурные конфигурации систем управления АНПА

Архитектурные конфигурации систем управления АНПА

Инзарцев А.В., Сидоренко О.Ю. Львов А.В., Хмельков Д.Б.

Статья

Бесплатно

Журнал