Выпускная квалификационная работа. Институт кибернетики (ик)

РТУ МИРЭА

Институт кибернетики (ИК)

Кафедра автоматических систем (АС)

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

по направлению подготовки бакалавров

27.03.04 «Управление в технических системах»

На тему: Автоматизация процесса управления БПЛА в режиме аэрофотосъёмки для создания трёхмерных моделей

Москва 2019 г.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«МИРЭА – Российский технологический университет»

РТУ МИРЭА

Институт кибернетики (ИК)

Кафедра автоматических систем (АС)

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

по направлению подготовки бакалавров

27.03.04 «Управление в технических системах»

На тему: Автоматизация процесса управления БПЛА в режиме аэрофотосъёмки для создания трёхмерных моделей

                                                            Москва 2019 г.

Содержание

Список сокращений и условных обозначений5

Аннотация6

Введение7

Глава 1 Общие теоретические сведения

1.1 История аэрофотосъёмки 9

1.2 Способы получения данных для трёхмерного моделирования наземных объектов12

     1.3 Описание процесса аэрофотосъёмки с БПЛА, текущих проблемах при проведении работ и метода решения……………………………………..............14

       1.4 Виды БПЛА, использующихся для задач аэрофотосъёмки, классификация, характеристики19

1.5 Фотограмметрия, основные определения и используемые формулы для создания трёхмерных моделей29

Выводы по главе36

Глава 2 Анализ проблем построения САУ движением БПЛА

2.1 Математическое описание БПЛА квадрокоптерного типа как объекта управления……………………………………………………………………….....37

2.2 Беспилотные авиационные системы8

2.3 Анализ бортовых систем управления полётом БПЛА11

2.4 Анализ автоматических систем траекторного управления БПЛА13

Выводы по главе19

Глава 3 Описание программы автоматизации аэрофотосъёмки с помощью БПЛА квадрокоптерного типа 7

3.1 Описание программы8

3.2 11

4.3 Элементы цифровой САУ13

4.4 Компьютерное моделирование цифровой САУ РОГ13

Выводы19

Глава 4 Структурная схема обработки полученных изображений для создания трёхмерной модели 7

4.1 Для улучшения точности размеров были использованы опознаки8

4.2 Синтез цифрового регулятора по параметрам аналогово11

4.3 Элементы цифровой САУ13

4.4 Компьютерное моделирование цифровой САУ РОГ13

4.5 Графики регулирования гидротурбины в различных режимах13

Выводы19

Экономическая часть 7

5.1 Организация и планирование работ по теме8

5.2 Расчёт стоимости проведения работ11

5.3 Полная себестоимость проекта.13

Заключение 7

Список используемой литературы

   Список сокращений и условных обозначений

Аэрофотосъемка — технологический процесс, содержание которого заключается в получении фотографического изображения местности или объекта с летательного аппарата.

Беспилотный летательный аппарат (БПЛА, также иногда сокращается как БЛА; в просторечии иногда используется название «беспилотник» или «дрон»— летательный аппарат без экипажа на борту. Создан для воздушной съемки и наблюдения в реальном времени за наземными объектами.

    Плотность трёхмерной модели – количество полигонов (простейших геометрических фигур), на единицу площади трёхмерной модели. Высокая плотность детализирует модель, однако не может быть обработана на маломощных компьютерах. Низкая плотность позволяет взаимодействовать с трёхмерной моделью на маломощных компьютерах, однако ухудшается детализированность трёхмерной модели.

Опорная точка – метка, похожая на мишень, в центре которой посчитаны координаты и высота специальным высокоточным GNSS оборудованием. Данные точки необходимы для уменьшения погрешностей размеров трёхмерной модели.

Облако точек – множество точек, расположенных в трёхмерной системе координат, полученных в результате лазерного сканирования или фотограмметрической обработки.

  Полигональная модель – трёхмерная модель, сформированная из простейших геометрических фигур – полигонов.

                                                          Аннотация

Данная работа состоит из 61 страницы, 17 рисунков, 3 таблиц.

В работе рассмотрен способ автоматизации аэрофотосъёмки с БПЛА, а также последующая обработка снимков для формирования трёхмерных моделей. Проанализированы литературные источники по заданной тематике.

Цель работы – автоматизировать полёт БПЛА для целей трёхмерного моделирования с помощью аэрофотосъёмки, обработать полученные снимки и создать трёхмерную модель института МИРЭА.

Введение

  Бурное развитие беспилотных летательных аппаратов различных видов и назначений является крайне важным и актуальным направлением развития современной авиационной техники. БПЛА малых размеров гражданского назначения являются наиболее многочисленными, разнообразными и динамически развивающимся. Их сфера задач достаточно разнообразна: от наблюдения за различными объектами, до задач аэрофотосъёмки. Говоря о последней, хочется отметить, что с появлением беспилотных летательных аппаратов аэрофотосъёмка стала решать ещё более широкий круг задач, чем раньше. С появлением современных вычислительных средств получила бурное развитие такая научно-техническая дисциплина как фотограмметрия, занимающаяся определением формы, размеров, положения и прочих характеристик по изображениям. С её помощью возможно выстраивать трёхмерные модели, основываясь на многочисленных аэрофотоснимках. Уже сейчас модели, полученные таким способом, используются во многих сферах, начиная от технических задач по мониторингу строительства, городской инфраструктуры, заканчивая созданием трёхмерных ландшафтов для нужд игровой индустрии.

Однако, построение корректной трёхмерной модели способом фотограмметрии невозможно без ряда факторов, которые можно учесть только при автоматизированном полёте БПЛА. В связи с этим, данная работа призвана упростить задачу аэрофотосъёмки с БПЛА и повысить качество получаемых трёхмерных моделей.

Темы выпускной работы: «Автоматизация процесса управления БПЛА в режиме аэрофотосъёмки для создания трёхмерных моделей».

   Цели работы и задачи исследования

   Достижение цели предполагает решение следующего комплекса задач:

1. Разработка функционально-технических требований к автоматической системе аэрофотосъёмки с БПЛА.

2. Выбор оборудования и программных средств для выполнения аэрофотосъёмки с БПЛА.

3. Разработка приложения для операционной системы Android для автоматизации процесса аэрофотосъёмки.

4. Разработка методики обработки полученных аэрофотоснимков для построения трехмерных моделей заданного качества.

Организация работ

На разработку отводится 56 рабочих день.

В Таблице 1 представлены организационные этапы работ с указанием трудоемкости и продолжительности работ для каждого исполнителя на каждом этапе.

Таблица 1 - Организация работ

Технические предложения