|
Научная визуализация
| Год выпуска: | 2013 |
| Квартал: | 4 |
| Том: | 5 |
| Номер: | 4 |
| Страницы: | 47 - 70 |
|
| Название публикации: |
ИМИТАЦИОННЫЙ МОДЕЛИРУЮЩИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОБСЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО АВТОНОМНОГО ПОДВОДНОГО РОБОТА |
| Авторы: |
В. Бобков (Россия), М. Морозов (Россия), А. Багницкий (Россия), А. Инзарцев (Россия), А. Павин (Россия), А. Щербатюк (Россия), И. Туфанов (Россия) |
| |
Статья рекомендована к печати программным комитетом 23-й Международной конференции по компьютерной графике и зрению ГрафиКон'2013. |
| Адреса авторов: |
В. Бобков
bobkov@iacp.dvo.ru
Институт Автоматики и Процессов Управления ДВО РАН, Владивосток, Россия
М. Морозов
Институт Автоматики и Процессов Управления ДВО РАН, Владивосток, Россия
А. Багницкий
Институт Проблем Морских Технологий ДВО РАН, Владивосток, Россия
А. Инзарцев
inzar@marine.febras.ru
Институт Проблем Морских Технологий ДВО РАН, Владивосток, Россия
А. Павин
Институт Проблем Морских Технологий ДВО РАН, Владивосток, Россия
А. Щербатюк
alex-scherba@yandex.ru
Институт Проблем Морских Технологий ДВО РАН, Владивосток, Россия
И. Туфанов
Институт Проблем Морских Технологий ДВО РАН, Владивосток, Россия |
| Краткое описание: |
Подводная робототехника активно используется в последнее время для решения широкого круга практически важных задач, включая картографирование, поисковые и спасательные работы, океанологические и экологические измерения, автоматическую инспекцию подводных коммуникаций и др. Информационно-управляющая система автономного подводного робота (АПР), выполняющего подобные операции, должна обладать развитыми возможностями формирования поведения АПР и гибкого наращивания функциональности по мере появления новых задач обследования и бортовых сенсоров. До установки на борт АПР все функции и алгоритмы работы этой системы должны быть протестированы. Эффективным средством достижения этой цели является разработка и использование моделирующего программного комплекса, который, в конечном счете, позволяет сократить организационные, финансовые и временные затраты на проведение натурных испытаний.
В настоящей статье представлен имитационный моделирующий программный комплекс, предназначенный для автоматизации исследований, связанных с вопросами разработки систем управления движением АПР и выполнения им обзорных и обследовательских работ. Принципиальной характеристикой комплекса является наличие развитых возможностей графического интерактивного интерфейса, статической и анимационной визуализации результатов его работы на всех этапах функционирования, что позволяет в наглядной форме оценивать эффективность предлагаемых решений. Описана структура и функциональные возможности комплекса. Акцент сделан на средствах генерации подводной среды, моделирования гидроакустических сенсоров, методе визуальной навигации АПР и визуальной отладки миссий в среде моделирующего комплекса. Приведены примеры использования комплекса.
В основу комплекса положен принцип имитационного моделирования, обеспечивающий имитацию подводной среды, работу видео/акустических сенсоров и подсистем АПР. Он позволяет проводить исследование и отладку методов управления АПР путем «погружения» в среду имитирующего комплекса. Возможность отладки бортового ПО в среде моделирующего комплекса была реализована с помощью метода абстрактных интерфейсов и «мостов» последовательных интерфейсов. Для моделирования внешней среды и данных от гидроакустических сенсоров использовались методы компьютерной графики и аппаратные возможности современных видеоускорителей. Достигнутое быстродействие позволяет моделировать выполнение подводной миссии робота в режиме реального времени. При реализации визуального подхода к навигации АПР применялись методы компьютерного зрения и метод нелинейной оптимизации для вычисления параметров траектории. Реализация оригинальных архитектурных решений (абстрактные интерфейсы и «мосты» последовательных интерфейсов) и средств имитационного моделирования позволила проводить отладку бортового ПО в том виде, в котором оно в дальнейшем будет использоваться в системе управления АПР. Эффективность моделирующего комплекса подтверждена его успешным применением для исследования метода визуальной навигации АПР, визуальной отладки миссий, а также для модельного решения практически важной задачи инспекции трубопровода. |
| Язык: |
Русский |
|
|
|
