На Грант Президента України виконана науково-дослідна робота «Розробка методів виявлення безпілотних літальних апаратів на послідовності відео зображень»


Науково-дослідна робота за конкурсом Ф 75/199-2018 від 16.10.2018 р. "Розробка методів виявлення безпілотних літальних апаратів на послідовності відеозображень".

  1. Керівник науково-дослідної роботи: к.т.н. Неуймін Олександр Станіславович
  2. Виконавці: Товкач Ігор Олегович 
  3. Термін виконання роботи: Жовтень 2018 – грудень 2018.
  4. Мета та предмет роботи:  Мета дослідження є підвищення ефективності виявлення рухомого точкового об’єкта на послідовності відеозображень при малому відношенні сигнал/шум (ВСШ) шляхом розробки методів його послідовного виявлення з використанням вирішальних статистик (ВС) відміток, які не потребують значних обчислювальних витрат.
  5. Анотація: 
Розвиток технологій побудови безпілотних літальних апаратів (БПЛА), їх доступність і масове використання для вирішення широкого кола завдань привело до появи нового класу загроз: застосування в терористичних цілях, фотозйомка засекречених об'єктів, вторгнення на заборонену територію та ін. Тому актуальною являється прикладна наукова робота, яка спрямована на розробку методів виявлення БПЛА на послідовностях відеозображень.Виявлення рухомих об’єктів повинно відбуватись на максимальній дальності при їх потраплянні в поле зору оптичної системи. У цих умовах об’єкт в кожному кадрі розглядається як точковий.
Виявлення рухомого точкового об'єкта на зображенні є досить складною задачею, оскільки інтенсивність об'єкта на зображенні низька через низьке ВСШ. Для підвищення ефективності супроводження об’єктів використовуються ВС відміток. Широке розповсюдження для оптимального виявлення траєкторії об’єкту знаходить послідовний критерій Вальда, що дозволяє отримати істотний виграш в часі при заданих вимогах до ймовірностей прийняття рішень. Однак він втрачає свої оптимальні властивості, якщо фактичне ВСШ об’єкту нижче заданого.
Тому важливе практичне значення має завдання виявлення траєкторії об’єкту з використанням ВС відміток при невідомому ВСШ.В роботі вирішена актуальна наукова задача розробка методів виявлення точкового об’єкту з використанням ВС відміток, які дозволяють підвищити ефективність його виявлення при малих ВСШ і не вимагають значних обчислювальних затрат.
  1. Основні наукові результати:
  • Розроблено метод виявлення точкового об’єкту на послідовності відеозображень за критерієм Вальда, шляхом використання у відношенні правдоподібності законів розподілу всіх вирішальних статистик відміток в стробі супроводження.
  • Розроблено метод адаптивного двоальтернативного виявлення точкового об’єкту на послідовності відеозображень,  в якому на відміну від відомих виконується послідовна перевірка гіпотез про відсутність об’єкту проти складної альтернативи про його наявність з оцінюванням невідомого ВСШ за критерієм мінімуму середньоквадратичної помилки з використанням вирішальних статистик відміток.
  1. Практична цінність результатів:
  • Синтезований алгоритм послідовного виявлення точкового об’єкту на послідовності відеозображень за критерієм Вальда з використанням функції правдоподібності всіх відміток в стробі супроводження дозволяє скоротити час його виявлення в 1,09 - 1.66 раз у порівнянні з відомим алгоритмом виявлення траєкторії IMM-PDAF-AI, що використовує значення вирішальних статистик відміток тав 2,31 – 3,38 раз у порівнянні з відомим алгоритмом виявлення траєкторії IMM-PDAF, що не використовує значення вирішальних статистик відміток. Також середній час виконання однієї ітерації синтезованого алгоритму менший в 6,3 раз порівняно з відомим алгоритмом IMM-PDAF-AI, та в 5,1 раз порівняно з відомим алгоритмом IMM-PDAF.
  • Синтезований адаптивний двоальтернативний алгоритм виявлення об’єкту на послідовності відеозображень дозволяє зменшити середню кількість кадрів для правильного виявлення траєкторії об’єкту в 2,03 – 3,13 раз; підвищити точність оцінки ВСШ до 1,85 раз; зменшити середній час обчислення однієї ітерації в 3,8 раз в порівнянні з відомим алгоритмом IMM-PDAF-AI.

В лабораторії обчислювальної техніки №212-17 оновлено ілюстративні плакати

     В лабораторії обчислювальної техніки №212-17 оновлено ілюстративні плакати, що містять різноманітну довідкову інформацію стосовно будови та функціонування персональних комп’ютерів, етапів розвитку та еволюції обчислювальної техніки, рекомендації щодо побудови графічних блок-схем алгоритмів програм, схематично показано етапи написання, налагодження, компіляції коду програми, написаної на мовах програмування С/С++, продемонстровано методи перетворення цілих та дійсних десяткових величин в двійкову, вісімкову та шістнадцятвову системи числення.

     Представлені плакати не тільки дають змогу стисло окреслити коло питань, з якими мають справу студенти в ході вивчення відповідних навчальних дисциплін, але й певним чином носять елемент оздоблення навчальної лабораторії та дозволяють створити відповідну атмосферу для плідної роботи над навчальними проектами.

     Тепер, після оновлення плакатів, наступний крок – це оновлення комп’ютерної техніки в лабораторії №212-17.    
 

Кафедра РТПС вітає Товкача Ігоря з успішним захистом кандидатської дисертації!!!

     Захист відбувся «22» жовтня 2018 р. о 1500 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.002.14 в Національному технічному університеті України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» за адресою: 03056 м. Київ, пр. Перемоги, 37, корп. 1. ауд. 255.

     Тема дисертаційної роботи "Методи адаптивного оцінювання параметрів руху безпілотного літального апарату  на основі вимірювань сенсорної мережі"

     Актуальність теми. В даний час важливим класом джерел радіовипромінювання є безпілотні літальні апарати (БПЛА), які використовуються для вирішення широкого кола завдань. Однак їх доступність і масове використання привело до появи нового класу загроз: застосування в терористичних цілях, фотозйомка засекречених об'єктів, отримання несанкціонованого доступу до інформації в мережах WLAN, вторгнення на заборонену територію і ін. Це обумовлює необхідність розробки систем, які вирішують завдання виявлення, визначення місця розташування та параметрів руху БПЛА.

     Розвиток технологій бездротового зв'язку і мікроелектроніки призвело до появи і широкого використання бездротових сенсорних мереж (БСМ), що представляють собою розподілені мережі, що самоорганізуються з  мініатюрних датчиків, які обмінюються інформацією за допомогою бездротової технології. Одним з основних застосувань БСМ є створення різних систем моніторингу та відстеження рухомих джерел радіовипромінювання, в тому числі і БПЛА. Найбільшого поширення для визначення місцеположення невідомого БПЛА за допомогою БСМ знаходять методи на основі вимірювання різниці часу приходу сигналів (TDOA-вимірювання) і потужності сигналу (RSS-вимірювання). Однак в отриманих з використанням критеріїв максимальної правдоподібності і найменших квадратів методах позиціонування БПЛА на основі TDOA- і RSS-вимірювань, обчислення координат БПЛА виконується після надходження вимірювань від всіх датчиків, що призводить до необхідності обертати матриці великих розмірностей, а також не враховується дисперсія помилок вимірювання потужності.

     Сучасні БПЛА можуть виконувати рух з різними видами маневрів, що призводить до зниження точності визначення їх місцеположення і параметрів руху, а також ускладнює вирішення завдань протидії БПЛА і їх нейтралізації. Синтезовані на основі методу калмановської фільтрації в дискретному часі алгоритми визначення параметрів руху цілі за даними траєкторних вимірювань є рекурентними і зручними для реалізації на ЕОМ. Однак при оцінюванні параметрів руху маневруючих об'єктів такі алгоритми часто є розбіжними.

     Байєсівський метод адаптивного оцінювання процесів з випадковою структурою в дискретному часі призводить до фільтрів зі зростаючим числом каналів, які є практично нереалізованим і не дозволяє отримати рекурентні оптимальні алгоритми оцінювання таких процесів.

     Тому актуальною науковою задачею є розробка методів адаптивного оцінювання параметрів руху БПЛА на основі TDOA- і RSS- вимірювань сенсорної мережі і при їх комплексному використанні для підвищення точності визначення його місцеположення.

     Об'єктом дослідження є процеси визначення місцеположення БПЛА на основі TDOA- і RSS- вимірювань сенсорної мережі.

     Предметом дослідження є методи оцінювання параметрів руху БПЛА на основі TDOA- і RSS- вимірювань сенсорної мережі.

     Мета роботи – підвищення точності визначення місцеположення БПЛА шляхом розробки методів адаптивного оцінювання його параметрів руху на основі TDOA- і RSS- вимірювань сенсорної мережі і при їх комплексному використанні.

     З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» за адресою: 03056 м. Київ, пр. Перемоги, 37.
 

Сторінки