Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии и создание макета высокопроизводительной лазерной локации на базе одномерного сканирования и линейной TOF-камеры.

Номер контракта: 14.575.21.0055

Руководитель: Грязнов Николай Анатольевич

Должность руководителя: Начальник НИО

Докладчик: Романов Николай Анатольевич, старший научный сотрудник

Организация: федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики"
Организация докладчика: Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
лидар, трехмерное сканирование, трехмерное изображение, лазерная локация, сканирующий дальнометр, техническое зрение, зрение роботов, трехмерные карты, автономная навигация, сближение и стыковка.

Цель проекта:
В рамках ПНИ решается задача создания действующего макета многоцелевого быстродействующего прецизионного бесконтактного лазерного сканирующего комплекса с характеристиками, значительно превосходящими известные аналоги. Цель проекта: Разработка технологии высокопроизводительной лазерной локации, сочетающей в себе достоинства методов обычной сканирующей лазерной локации и дальнометрии на базе флеш-лидаров для поиска, обнаружения и определения относительного расположения и взаимной ориентации объектов в пространстве

Основные планируемые результаты проекта:
Технология и макет высокопроизводительной лазерной локации на базе одномерного сканирования и линейной TOF-камеры в составе следующих подсистем: источник лазерного излучения; оптическая система формирования излучения; система одномерного сканирования; фотоприёмная система; система сбора и обработки информации; система управления работой макета и его подсистем.
Лазерная локационная система, построенная по схеме линейного локатора, имеет существенно большую пространственную производительность по сравнению с апробированными в космических условия ЛЛС сближения и стыковки. По информационной производительности линейный локатор превосходит существующие и разрабатываемые лазерные космические сканирующие системы и приближается к системам, построенным по технологии 3D-FlashLADAR. Такой прибор может быть реализован на основе линейного времяпролетного датчика на базе лавинных фотодиодов, наносекундного импульсно-периодического твердотельного лазера с энергией импульса в несколько мДж и частотой повторения импульсов в единицы кГц, системы формирования анизотропного распределения излучения подсветки и механического одномерного сканирующего устройства. При этом требуемая скорость сканирования не превышает 100 об/мин.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Разрабатываемый макет устройства высокопроизводительной лазерной локации на базе одномерного сканирования и линейной TOF-камеры должен иметь следующие характеристики: максимальная рабочая дальность до объекта не менее 5км; минимальный темп построения трехмерных изображений не менее 1Гц; разрешение трехмерных изображений по угловым координатам не менее 128 элементов; разрешение трехмерных изображений по дальности не менее 0,15м; - частота обновления информационных данных, поступающих от макета устройства высокопроизводительной лазерной локации к имитаторам бортовых систем космического аппарата, не менее 1Гц; отсутствие двух последовательных сбоев при передаче информации.
Проведенные патентные исследования и аналитический обзор современной научно-технической литературы в области способов повышения производительности высокоточных трехмерных лазерных сканирующих систем показывают новизну предложенного подхода, что указывает на возможность получения патентоспособного результата проведения работ в виде патента на изобретение и патента на полезную модель.
Разрабатываемый линейный локатор превосходит по информационной производительности существующие и разрабатываемые лазерные космические сканирующие системы и приближается к системам, построенным по технологии 3D-FlashLADAR, существенно превосходя последние по дальности.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разрабатываемый линейный локатор обеспечивает оперативное обновление трехмерного портрета местности в реальном времени и широком поле зрения с рабочей дальностью до 5 км. Возможные области применения лазерных локаторов с подобными характеристиками следующие:
• космические системы поиска объектов, измерения траекторных параметров, сближения, стыковки, посадки, т.д.;
• системы автоматизированного управления движением, например, автомобилем, беспилотным летательным аппаратом;
• авиационная картография;
• системы поиска, обнаружения и сопровождения целей для наземных, надводных и авиационных носителей, включая активные средства самонаведения.
• мультиагентные робототехнические системы, включающие самодвижущиеся робототехнические комплексы.
Разрабатываемый макет нацелен на использование в космических аппаратах для обеспечения их взаимного поиска, сближения и стыковки.

Текущие результаты проекта:
Проведен анализ методов и средств повышения производительности высокоточного трехмерного лазерного сканирующего устройства, обзор разных способов реализации сканирования. Предложен инновационный подход к реализации высокопроизводительной лазерной локации на базе применения одномерного сканирования и регистрации сигнала линейной времяпролетной камерой. Разработаны методы формирования пространственного распределения зондирующего излучения, организации сканирования пространства, сбора и обработки информации о дальности до объекта и о его угловых координатах. Разработаны алгоритм и программы управления макетом устройства высокопроизводительной лазерной локации на базе одномерного сканирования и линейной TOF-камеры и его отдельных подсистем, обмена данными между элементами макета, обработки данных измерений, взаимодействия с оператором. Разработана эскизная конструкторская документация на макет лазерного локатора. Изготовлен макет устройства высокопроизводительной лазерной локации на базе одномерного сканирования и линейной TOF-камеры. Изготовлен экспериментальный стенд для проведения экспериментальных исследований макета устройства высокопроизводительной лазерной локации.