Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка программно-аппаратного комплекса синтезированного видения в составе бортовых систем гражданской авиации для улучшения ситуационной осведомленности пилота в условиях затрудненной видимости и сложного рельефа

Докладчик: Орлов Юрий Димитриевич

Должность: проректор по информатизации, профессор

Цель проекта:
Разработка программно-аппаратного комплекса синтезированного видения в составе бортовых систем гражданской авиации для улучшения ситуационной осведомленности пилота и повышения эффективности и безопасности выполнения полетных заданий в сложных условиях.

Основные планируемые результаты проекта:
При выполнении ПНИ должны быть получены следующие научно-технические результаты:

1) методика выделения (оценки качества) информативных составляющих используемых и формируемых изображений в соответствии с конкретной задачей, поставленной в рамках последующей обработки, например: улучшение одного изображения за счет другого, объединение информации, резервирование каналов данных, комплексирование с целью синтеза принципиально новой информации, использование результатов совмещения изображений в корреляционно-экстремальных системах навигации для коррекции текущих координат летательного аппарата (ЛА);
2) алгоритмы и программное обеспечение моделирования радиолокационных изображений, формируемых в режиме обзора подстилающей поверхности (поверхности Земли) с частично известной топологией и в соответствии с перечнем тактико-технических параметров радиолокационных станций (РЛС), предоставляемых заявителем;
3) методы интерпретации данных и форм представления информации на системы отображения (модель рельефа как 2D так и 3D; знакографика, отображающая объекты интереса, опасные области рельефа и т.п.);
4) алгоритмы корреляционно-экстремального совмещения изображений с оценкой возможности их реализации в реальном времени для решения задачи коррекции текущих координат ЛА;
5) результаты проверки алгоритмов построения изображений системой комплексной обработки и представления визуальной информации в бортовых авиационных системах улучшенного/синтезированного видения (ESVS) методом имитационного моделирования и оценка путей доработки и уточнения моделей с целью учета дестабилизирующих факторов;
6) методики анализа влияния дестабилизирующих факторов на основные характеристики формируемых изображений системами технического зрения и системой ESVS при заданных параметрах движения ЛА;
7) методики комплексирования и интеграции данных от датчиков системы технического зрения ЛА;
8) методы и алгоритмы вычисления признаков изображений, полученных в телевизионном, инфракрасном и радиолокационном диапазонах, позволяющих выполнять сопоставление этих изображений друг с другом и с цифровыми моделями местности, в том числе для решения задач обнаружения и слежения за объектами (Automatic Target Recognition - ATR);
9) методы и алгоритмы геометрического совмещения изображений наблюдаемой сцены, полученных датчиками изображений видимого и инфракрасного диапазонов, а также радиолокационными средствами, с информацией, содержащейся в цифровых моделях местности, на основе отождествления признаков изображений и структурных элементов, присутствующих в поле зрения;
10) отчет о ПНИ, в котором отражены перечисленные выше результаты;
11) заявки на получение правоохранных документов:

– способ геометрического совмещения радиолокационного и тепловизионного изображений;
– способ геометрического совмещения изображений наблюдаемой сцены и информации, содержащейся в цифровой модели сцены, для системы улучшенного и синтезированного видения летательного аппарата;
– программы для ЭВМ, реализующие разработанные способы обработки информации в системах улучшенного и синтезированного видения летательных аппаратов.

При выполнении ПНИ должна быть создана следующая научно-техническая продукция:

1) автоматизированная система научных исследований (АСНИ) технологии и алгоритмов формирования, комплексной обработки и представления визуальной информации в бортовых авиационных системах улучшенного/синтезированного видения (технология ESVS – Enhanced synthetic vision system);
2) проект технического задания на проведение ОКР по теме «Разработка интегрированной системы улучшенного и синтезированного видения»;
3) проект программы и методики проведения совместных синхронных съёмок в натурных условиях с использованием различных сенсоров систем технического зрения.

В настоящее время необходимо проведение научно-исследовательских и далее опытно-конструкторских работ по разработке технологии комплексной обработки изображений от всех систем технического зрения ЛА (в том числе и для беспилотных летательных аппаратов - БЛА) с учётом априорной информации, получаемой от ЦКМ, решающих три задачи:

– получение надежного источника коррекции текущих координат местоположения ЛА;
– предоставление экипажу целостного, интегрированного, многослойного и трехмерного изображения подстилающей поверхности с необходимой подсказывающей знакографикой (технология ESVS) для эффективного пилотирования и посадки ЛА в сложных условиях;
– предоставление экипажу оперативной информации о движущихся и неподвижных наземных объектах, находящихся вблизи ЛА, в том числе об объектах, представляющих опасность с точки зрения возможных столкновений.

Данная технология является прорывной для ЛА 5-го поколения. Она также может быть эффективно использована для средних и тяжелых БЛА на борту в части коррекции координат и на наземных пунктах управления в части ESVS.

Внедрение данных технологий комплексной обработки информации от СТЗ позволит повысить функциональную надёжность навигации и пилотирования ЛА, а также вероятность выполнения конкретного полётного задания, безопасность выполнения захода на посадку и посадку ЛА гражданской и транспортной авиации, повысит эффективность использования вертолетов при выполнении спасательных работ и использования БЛА различного назначения.

Разработанное в рамках данного проекта программное обеспечение позволит осуществить проведение приемо-сдаточных испытаний изделий комплексной обработки и представления визуальной информации в бортовых авиационных системах улучшенного/синтезированного видения и в дальнейшем проводить отработку элементов взаимодействия экипажа с СТЗ.

Полученные результаты и разработанные методы должны позволить:

- российским производителям получать высококачественные изделия систем комплексного технического зрения (системы ESVS), которые будут конкурентоспособны с продукцией ведущих зарубежных компаний (российских производителей данной продукции пока на рынке нет);
- применение разработанных программных продуктов для обработки разноспектральной информации с целью ее комплексирования (объединения информативной составляющей) должно привести к улучшению конкурентных позиций на мировом рынке авиационной техники российского производства: обеспечение экипажа оперативной информацией об окружающей обстановке служит повышению безопасности пилотирования и посадки летательных аппаратов, а также повышению эффективности выполнения полетных заданий, в том числе при полетах на малых высотах и в условиях ограниченной видимости.

В ходе выполнения ПНИ планируется получить следующие документы о правовой охране:

– патент на способ геометрического совмещения радиолокационного и тепловизионного изображений;
– патент на способ геометрического совмещения изображений наблюдаемой сцены и информации, содержащейся в цифровой модели сцены, для системы улучшенного и синтезированного видения летательного аппарата;
– свидетельства на программы для ЭВМ, реализующие разработанные способы обработки информации в системах улучшенного и синтезированного видения летательных аппаратов.

Достижение поставленных задач будет достигнуто благодаря наличию в Тверской области центра коллективного пользования «Тверской региональный межведомственный центр коллективного пользования научной аппаратурой и оборудованием», к которому Тверской государственный университет имеет полный доступ. В этом центре сосредоточено современное исследовательское оборудование, позволяющее осуществить за-планированные исследования.


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты предлагаемых ПНИ могут использоваться при проведении ОКР на этапах эскизного и технического проектирования, при проведении научных исследований и в учебном процессе.

Одной из целей выполнения данной ОКР должно стать создание малого инновационного предприятия, способного развивать и реализовывать результаты предлагаемых ПНИ.

Результаты проведенных ПНИ могут быть использованы для проведения опытно-конструкторских работ, направленных на создание интегрированной системы улучшенного и синтезированного видения для летательных аппаратов нового поколения, а также для модернизации (расширения функциональных возможностей) существующих навигационных систем, систем целеуказания и управления вооружением.

Потенциальными потребителями научного результата ПНИ могут являться научные организации, научно-конструкторские центры, научно-технические центры, конструкторские бюро и учреждения высшего профессионального образования, специализирующиеся в области разработки бортового радиоэлектронного оборудования перспективных ЛА (в том числе и БЛА) гражданского и военного назначения, а также подготовки специалистов в этой области.

Результаты могут использоваться при проведении ОКР на этапах эскизного и технического проектирования, при проведении научных исследований и в учебном процессе.

По результатам выполнения ПНИ предполагается:

- публикация статей в изданиях, включенных в список рецензируемых ВАК.
- публикация статей в ведущих международных англоязычных научных изданиях, индексируемых в базах Web of Science и Scopus.;
- выступления на не менее чем 9 всероссийских и международных конференциях (в том числе, на конференции PRIA-12-2015, на конференции MECO, проводимой ежегодно в г. Будва, Черногория);
- участие в авиасалоне МАКС — 2015;
- участие в одном из зарубежных авиасалонов;
- создание малого предприятия для дальнейшего развития технологических результатов предлагаемых ПНИ и их коммерческой реализации.

Текущие результаты проекта:
В рамках первого этапа:

1. Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, по применяемым методам и средствам улучшения ситуационной осведомленности пилотов и используемым в авиации средствам технического зрения.
2. Обоснован выбор направления исследований по разработке принципов построения и средств синтезированного видения в составе бортовых систем гражданской авиации.
3. Разработаны методы корреляционно-экстремального совмещения разнородных изображений для решения задач построения виртуальных моделей местности в ходе визуализации информации системой синтезированного видения.
4. Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
5. Выполнено исследование существующих методов построения комплексных систем синтезированного видения в составе бортовых систем гражданской авиации.

В ходе первого этапа подготовлена следующая документация:

1. Промежуточный отчет о ПНИ.
2. Отчет о патентных исследованиях в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.