Програмно-апаратний комплекс для експериментальних досліджень системи двокоординатного позиціонування додаткової відеокамери бпла
DOI:
https://doi.org/10.25140/2411-5363-2024-4(38)-282-291Ключові слова:
безпілотний літальний апарат (БПЛА); аналіз зображень; позиціонування; MATLAB; SimulinkАнотація
БПЛА протягом тривалого часу використовуються для вирішення завдань, коло яких постійно розширюється завдяки досягненням у галузі електронних систем, комп’ютерного зору, штучного інтелекту та ін. Тому подальші дослідження з метою удосконалення БПЛА та його складових мають важливе значення. Однією із суттєвих проблем, пов’язаних із використанням БПЛА, є напруга пілота-оператора під час виконання довготривалих пошукових і розвідувальних місій. Можливе вирішення передбачає встановлення додаткової до навігаційної відеокамери з вузьким кутом зору. Збільшене зображення області інтересу, яке створюється додатковою відеокамерою, допомагає оператору, проте потребує відповідного позиціонування додаткової відеокамери всередині поля зору основної відеокамери. Це позиціонування може здійснюватися за командами, які формує детектор об’єктів.
Мета статті – створення дослідницького програмно-апаратного комплексу, який із середовища MATLAB/Simulink дозволяє керувати позиціонуванням додаткової відеокамери БПЛА за кутами тангажу та рискання. Це дозволяє об’єднати дві підсистеми – позиціонування та аналізу зображення – в єдиному віртуальному середовищі для вирішення проблеми підвищення ефективності роботи пілота-оператора БПЛА під час виконання тривалих пошукових і розвідувальних місій.
У роботі обґрунтовано вибір актуаторних систем на базі двигунів постійного струму DYNAMIXEL, які підключено до персонального комп’ютера через інтерфейс USB. Для реалізації концепції надвисокорівневого програмування актуаторів та використання інструментів середовища MATLAB/Simulink для подальших досліджень використано бібліотеку Dynamixel Library for MATLAB and Simulink, функції якої класифіковані за ознаками, що полегшує їхнє використання. Розроблено віртуально-фізичну підсистему двокоординатного позиціонування додаткової відеокамери БПЛА 2DCAM, результати експериментальних досліджень якої підтверджують справедливість вибору апаратних та програмних засобів, використаних для створення комплексу.
Стаття може бути корисною для розробників кібер-фізичних систем, а також використана в освітньому процесі.
Посилання
Beard, R. W., & McLain, T. W. (2012). Small unmanned aircraft: Theory and practice. Princeton University Press.
Different types of drones and uses (2024 full guide). (2024, January 3). JOUAV. https://www.jouav.com/blog/drone-types.html.
Drone impact society. (2019, June 25). Dronescend. https://dronescend.com/blogs/news/impact-dji-drones-on-our-society.
Lee, J. D., Wickens, C. D., Liu, Y. & Boyle, L. N. (2017). Designing for People: An Introduction to Human Factors Engineering. Createspace Independent Publishing Platform.
Kun, A. L. (2018). Human-machine interaction for vehicles: Review and outlook.
Drone operators & pilots. (n.d.). EASA. https://www.easa.europa.eu/en/light/topics/drone-operators-pilots.
WESCAM MX™-10, air surveillance and reconnaissance. (n.d.). L3Harris® Fast. Forward. https://www.l3harris.com/all-capabilities/wescam-mx-10-air-surveillance-and-reconnaissance
Voytenko, V., & Solodchuk, M. (2022). Increasing the speed of analysis of images obtained from unmanned aerial vehicle. Technical Sciences and Technologies, (2(28)), 127-137. https://doi.org/10.25140/2411-5363-2022-2(28)-127-137.
Voytenko, V., Denisov, Y., Yershov, R., Solodchuk, M. (2023). A Conceptual Model for Increasing the Speed of Decision-Making Based on Images Obtained from UAVs. In: Shkarlet, S., et al. Mathematical Modeling and Simulation of Systems. MODS 2022. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 667. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-30251-0_23.
Voytenko, V., Olofsson, B., Solodchuk, M., & Denisov, Y. (2023). Components of a system for automatic detectionof a zone of interest in images obtained from a UAV. Technical Sciences and Technologies, (2(32)), 300-312. https://doi.org/10.25140/2411-5363-2023-2(32)-300-312.
Voytenko, V., Solodchuk, M., Denisov, Y., Pisarevskiy, A. (2024). Controllers for Two-Coordinate Positioning of the UAV Auxiliary Video Camera. In: Kazymyr, V., et al. Mathematical Modeling and Simulation of Systems. MODS 2023. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 1091. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-67348-1_29.
Products and Services. (n.d.). MathWorks. https://mathworks.com/products.html?s_tid= nav_products.
Image Processing and Computer Vision. (n.d.). MathWorks. https://mathworks.com/solutions/ image-video-processing.html.
Andrikopoulos, G. (2024). Dynamixel Library for MATLAB and Simulink. https://mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/125545-dynamixel-library-for-matlab-and-simulink.
All-in-One Actuator DYNAMIXEL. (n.d.). https://en.robotis.com/shop_en/category.php?ca_id=20.
What is DYNAMIXEL? (n.d.). https://www.dynamixel.com/whatisdxl.php.
DYNAMIXEL Selection Guide. (n.d.). https://en.robotis.com/service/selection_guide.php.
Software. (n.d.). Robotis E-manual. https://emanual.robotis.com/docs/en/software/.
DYNAMIXEL SDK. (n.d.). Robotis E-manual. https://emanual.robotis.com/docs/en/software/ dynamixel/dynamixel_sdk/api_reference/matlab/matlab_porthandler/#matlab.
AX-12A. (n.d.). Robotis E-manual. https://emanual.robotis.com/docs/en/dxl/ax/ax-12a/.
AX-18A. (n.d.). Robotis E-manual. https://emanual.robotis.com/docs/en/dxl/ax/ax-18a/.
I.MX 8M plus EVK for AI and embedded vision | PHYTEC. (n.d.). PHYTEC Messtechnik GmbH. https://www.phytec.eu/en/produkte/development-kits/phyboard-pollux-ki-kit.
I.MX 8M plus Cortex-A53 / M7 single board computer | PHYTEC. (n.d.). PHYTEC Messtechnik GmbH. https://www.phytec.eu/en/produkte/single-board-computer/phyboard-pollux/.
MIPI CSI-2 camera module for embedded vision | PHYTEC. (n.d.). PHYTEC Messtechnik GmbH. https://www.phytec.eu/en/produkte/embedded-imaging/kameramodule/vm-016-phycam-m/.
5 Mp MIPI CSI-2 camera module for embedded vision | Phytec. (n.d.). PHYTEC Messtechnik GmbH. https://www.phytec.eu/en/produkte/embedded-imaging/kameramodule/vm-017-phycam-m/.
U2D2. (n.d.). Introduction. ROBOTIS e-Manual. https://emanual.robotis.com/docs/en/parts/ interface/u2d2/.
Voytenko, V. & Yershov, R. (2021). Ultra-high-level programming of the system of electric drives of quadcopters and autonomous robots. Technical sciences and technologies, (4(26)), 129-139. https://doi.org/10.25140/2411-5363-2021-4(26)-129-139.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
