Navigation Support for Monitoring the Underlying Surface From UAV with a Passive Optical Sensor

Abstract

На сегодняшний день с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) решается широкий круг задач, в том числе мониторинг окружающей среды и обследование зон чрезвычайных ситуаций, при которых выполняется локация различных объектов на подстилающей поверхности и их последующая привязка к географическим координатам.Развитие беспилотных систем в настоящее время тесно связано с оптическими датчиками, используемыми на БПЛА всех типов. Пассивные оптические датчики имеют малые массу и габариты, потребляют небольшую мощность от бортовой сети электропитания, при этом они могут измерять дальности до объектов со сложной конфигурацией и ненормированным коэффициентом отражения поверхности.Цель данной работы – анализ требований к навигационной аппаратуре при измерении дальности монокулярным пассивным оптическим датчиком до статических наземных объектов с борта БПЛА и их последующей привязке к географическим координатам.Выполнены оценки разных вариантов осуществления оптической локации наземных объектов параллаксным методом измерений с оптической и навигационной аппаратурой на борту легких БПЛА малого радиуса действия, мини- и микро-БПЛА. В качестве источников навигационных данных может быть использована аппаратура спутниковой навигации, телекамеры, бесплатформенная инерциальная навигационная система, барометрический высотомер и цифровой компас.При использовании рассматриваемых навигационных датчиков обеспечивается измерение дальностей до 1000 м с относительной погрешностью не более 10 %. При привязке объектов к географическим координатам оценки погрешности как для прямолинейной, так и для сложной траектории полета БПЛА различаются не более чем на 4,1 м для всех типов навигационных датчиков, а позиционная ошибка не превышает 150 м при величине ошибки по высоте не более 40 м.В ранее известных работахоценка измерений выполнялась на малом базисе (уход БИНС не учитывался), а привязка обнаруженных объектов к географическим координатам не выполнялась.Результаты работы могут применяться в разработке навигационных систем различных БПЛА и беспилотных систем мониторинга наземной обстановки.