WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Для получения оценки ошибки навигации конкретизируется модель ошибок эталонного и текущего изображений точечной сцены. Предполагается, что структурные возмущения ЭИ и ТИ отсутствуют, то есть на них не появляются новые ориентиры и не исчезают старые. Возмущения эталона и измеренного фрагмента заключаются лишь в сравнительно малом смещении ориентиров относительно некоторого истинного положения: xi = 0 xi + ix, zi = zi + iz; x0 = x0 + 0, zi = zi + 0. Вектор ошиi i ix iz бок (1x,..., mx; 1z,..., mz; 0,..., 0 ; 0,..., 0 ) обозначен через. Вво1x mx 1z mz дятся величины x, z, x0, z0, U и V, для вычисления которых использу ются выражения из формулировки теоремы 2.1, куда вместо исходных координат точек ЭИ и ТИ подставляются значения с ошибками. Решение задачи навигации, полученное с помощью формул (8)–(10) по ошибочным данным, обозначается через (X, Z, ). Через (), X() и Z() обозначены соответствующие компоненты линейной части разложения по формуле Тейлора разности между ошибочным и истинным решениями. Явные выражения для этих функций получены в теореме 2.2:

Теорема 2.2. Пусть V (как функция ) отделена от 0 в некоторой окрестности точки = 0. Тогда линейная часть разложения по формуле Тейлора разности между решением задачи навигации (X, Z, ), полученным по ошибочным данным, и истинным решением (8)–(10) вычисляется по следующим формулам:

() = m(U2+V ) m m 0 V (zi -0) - U(x0-0) ix + -V (x0-0) - U(zi -0) iz + z x x z i=1 i i=1 i m m + {-V (zi-) - U(xi- 0 + {V (xi- - U(zi-)} 0, (11) z x)} x) z i=1 ix i=1 iz m m m 1 cos sin X() = 0 - ix + iz + S(), (12) i=1 ix i=1 i=m m m m m m 1 sin cos Z() = 0 - ix - iz - T (), (13) i=1 iz i=1 i=m m m где S = x sin + z, T = x cos - z.

cos sin Теорема 2.3 и ее следствие позволяют оценивать дисперсию ошибки решения задачи навигации, получаемого по формулам (8)–(10), в случае малых некоррелированных ошибок в эталонном и текущем изображениях:

Бердышев В.И., Костоусов В.Б. Навигация движущихся объектов по геофизическим полям. // Современная математика и ее приложения. Институт кибернетики АН Грузии. 2005. Т. 26. С. 15–41.

Теорема 2.3. Пусть выполнены условия теоремы 2.2. Если рассматривать все ix, iz, 0, 0 как попарно независимые случайные величины, имеющие ix iz одинаковые дисперсии, то дисперсии линейных частей, X и Z ошибки навигации, заданных формулами (11)–(13), имеют вид:

2 x z x)2+(zi-) m (x0-0)2+(zi -0)2+(xi- z i =, i=m(U2+V ) m 2 2 2 2 2 2 X = + S2, Z = + T.

m m Следствие 2.1. В условиях теоремы 2.3 для нулевого решения (X = 0, Z = 0, = 0) дисперсии компонент ошибки навигации имеют вид:

2 2 2 2 2 2 z0 2 x2 =, X = 1 +, Z = 1 +, (14) mV0 m V0 m Vm m 1 1 где V0 = (x0 - x0)2 + (zi - z0)2.

i=1 i i=m m В заключительном разделе 2.7 второй главы приводится описание и результаты проведенного численного эксперимента по моделированию решения задачи навигации движущегося объекта по РЛИ точечных ориентиров.

Эксперимент показал пригодность предложенных алгоритмов для решения поставленной задачи, а также подтвердил правильность полученных оценок локальной информативности точечных сцен. В частности, в ходе проведения численного эксперимента для m = 11, = 1, x0 = 10000, z0 = 500 были получены следующие результаты. СКО компонент ошибки навигации, вычисленные по формулам (14), имеют вид: = 0.15, X = 0.4, Z = 22.

Статистический эксперимент при 100 испытаниях привел к следующим оценкам тех же СКО: = 0.1, X = 0.3, Z = 15, что согласуется с теоре тическими результатами.

Третья глава диссертации посвящена программному комплексу РЛ-Навигация, который был создан для исследования задачи навигации по радиолокационным изображениям. При его разработке использовались современные технологии и средства создания программного обеспечения. В частности, широко применялись принципы объектно-ориентированного программирования14, использовались паттерны проектирования15 и технологии параллельных/распределенных вычислений.

В разделе 3.1 описывается архитектура программного комплекса. Исходными данными для моделирования РЛИ является электронная карта местности. Специальный конвертер позволяет преобразовать электронную карту в файл описания соответствующей трехмерной сцены (или просто файл сцены).

Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на C++.

СПб.: Невский Диалект, 1998.

Гамма Э., Хелм Р., Джонсон Р., Влиссидес Дж. Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования. СПб.: Питер, 2001.

Полученный файл сцены можно загрузить в OpenGL-просмотрщик, который обеспечивает визуализацию трехмерных сцен. В частности, в нем реализовано перемещение наблюдателя и управление источниками освещения.

Также файл сцены можно загрузить в приложение RL-console, которое позволяет моделировать радиолокационные изображения построенной сцены и производить на ней статистические эксперименты по навигации движущихся объектов с использованием РЛИ. При формировании РЛИ для инициализации радиолокационных текстур, отвечающих за моделирование отражательных характеристик объектов сцены, программный модуль RL-console обращается к справочнику отражательных свойств поверхностей (БД ОСП).

В ходе проведения статистического эксперимента по навигации движущегося объекта с использованием РЛИ блок, реализующий собственно логику навигационного эксперимента, обращается к моделирующему РЛИ COMобъекту для формирования текущих изображений; а также, в зависимости от типа эксперимента, он обращается либо к блокам выделения точечных особенностей, сопоставления точечных изображений и решения навигационной задачи по точечным ориентирам в случае использования для навигации точечных особенностей на РЛИ, либо к блокам выделения границ и решения навигационной задачи по линейным ориентирам в случае использования для навигации ярко выраженных границ на РЛИ.

Важным свойством разработанной моделирующей системы RL-console является возможность использования распределенных вычислений в сети машин под управлением операционных систем семейства Windows 2000/XP/2003, которая была реализована при помощи технологии DCOM16. В результате, выделенное управляющее приложение позволяет организовать моделирование РЛИ сразу на нескольких подчиненных машинах одновременно. Данная возможность оказывается особенно полезной при проведении статистических навигационных экспериментов, когда требуется формировать текущее изображение сцены для нескольких положений радиолокатора в зоне неопределенности. Поскольку этап формирования текущего РЛИ является самым трудоемким при моделировании процесса решения задачи навигации, распараллеливание счета именно на этом участке позволяет существенным образом (в разы) ускорить проведение навигационных экспериментов. Вопросы организации распределенных вычислений рассматриваются в разделе 3.2.

В качестве внешнего формата представления информации о сцене был выбран XML17 текстовый язык разметки, идеально приспособленный для описания структурированной в виде дерева информации. Для определения форБокс Д. Сущность технологии COM. Библиотека программиста. СПб.: Питер, 2001.

Extensible Markup Language (XML). http://www.w3.org/xml.

мата XML-представления трехмерных сцен (то есть формата файлов сцен) использовались XML-схемы18; его описание приводится в разделе 3.3.

В разделе 3.4 описывается структура и наполнение разработанной базы данных отражательных свойств поверхностей, в которой хранятся исходные данные для моделирования при помощи радиолокационных текстур процесса отражения радиосигнала от поверхностей объектов сцены.

В приложении содержится подробное описание реализации основных компонентов программного комплекса РЛ-Навигация, связанных с моделированием РЛИ. При описании классов и отношений между ними используются принятые в языке UML (Unified Modeling Language)19 средства статического представления моделей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Диссертация посвящена исследованию задачи навигации движущегося объекта по радиолокационным изображениям сцен точечных ориентиров. Ниже перечислены основные результаты, полученные в работе:

• Предложен развитый механизм геометрического моделирования трехмерных сцен, который позволяет строить цены с произвольной степенью подробности. Разработан основанный на XML формат внешнего представления моделей сцен.

• На основе лучевого метода разработан вычислительный алгоритм формирования радиолокационных изображений трехмерных сцен, использующий для моделирования отражательных свойств поверхностей объектов сцены понятие радиолокационных текстур. Разработана структура базы данных отражательных свойств поверхностей и осуществлено ее наполнение данными из справочника.

• Предложены и исследованы алгоритмы выделения точечных особенностей на РЛИ и сопоставления точечных изображений. Решена задача навигации по точечным ориентирам, получены оценки локальной информативности точечных сцен.

• Создан моделирующий программный комплекс РЛ-Навигация : спроектирована его архитектура и реализованы основные компоненты, включая механизм организации распределенных вычислений. Программный комплекс позволяет формировать радиолокационные изображения трехмерных сцен, а также производить статистические эксперименты по навигации движущихся объектов с использованием этих РЛИ.

Данные результаты составляют основу личного вклада диссертанта в работы, выполненные в соавторстве.

XML Schema. http://www.w3.org/xml/schema.html.

UMLTM Resource Page. http://www.uml.org.

*Публикации по теме диссертации [1] Костоусов В.Б., Костоусов А.В., Онучин И.Г. Моделирование процесса наведения движущихся объектов по радиолокационным изображениям. // Гироскопия и навигация. 2004.

№ 2 (45). С. 37–47.

[2] Kostousov А.V., Kostousov V.B. High Precision Navigation of Moving Vehicles by Means of Radar Images. // Dynamical Systems and Control Problems: proc. Steklov Inst. Math. 2005.

Suppl. 1. С. S152–S162. (Тр. ИММ УрО РАН; т. 11, № 1).

[3] Костоусов А.В. Математическая модель радиолокационного изображения. // Вестник Уральского государственного технического университета УПИ. Серия радиотехническая.

Теория и практика радиолокации земной поверхности. 2005. № 19 (71). С. 75–83.

[4] Костоусов А.В., Онучин И.Г. Моделирование радиолокационных изображений. // Сб. Проблемы теоретической и прикладной математики. Труды 34-й Региональной молодежной конференции. Екатеринбург: УрО РАН. 2003. С. 269–273.

[5] Костоусов В.Б., Костоусов А.В., Онучин И.Г. Моделирование системы навигации и наведения по радиолокационным изображениям. // Тезисы докладов Всероссийской конференции Актуальные проблемы прикладной математики и механики. Екатеринбург: УрО РАН.

2003. С. 46–47.

[6] Kostousov V.B., Kostousov A.V., Onuchin I.G. Simulation of moving objects guidance by radar images. // Materials of the 10th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigational Systems. CSRI "Electropribor". 2003. С. 121–127.

[7] Костоусов В.Б., Костоусов А.В., Онучин И.Г. Применение распределенных вычислений в задаче моделирования радиолокационных изображений. // Тезисы докладов Всероссийской конференции Высокопроизводительные вычисления и технологии ВВТ-2003. Ижевск.

2003. С. 89–94.

[8] Костоусов А.В., Костоусов В.Б. Восстановление параметров движения датчика точечных изображений. // Сб. Проблемы теоретической и прикладной математики. Труды 35-й Региональной молодежной конференции. Екатеринбург: УрО РАН. 2004. С. 279–283.

[9] Kostousov А.V., Kostousov V.B., Bobkov I.I., Vazhenin V.G. Surface and cover reflecting characteristics database Radiolocation Navigation Communications. // Proceedings of X International Scientific-Research Conference RLNC-2004. V. 3. Voronezh. NPF "SAKVOEE".

2004. С. 142–148.

[10] Костоусов В.Б., Костоусов А.В. Применение параллельных вычислений в задаче восстановления движения по точечным изображениям. // Труды II Международной конференции Параллельные вычисления и задачи управления РАСО’2004. М.: Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН. 2004. С. 213–220.

[11] Костоусов В.Б., Костоусов А.В. Нестеров М.Ю. Алгоритм коррекции траектории движущегося объекта по радиолокационным изображениям точечных ориентиров. // Труды I Всероссийской НТК Радиовысотометрия-2004. Екатеринбург: Изд.-во АМБ. 2004.

С. 80–85.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»