RU2839068C1 - System for determining angular position of aircraft on deviation site during deviation works - Google Patents
System for determining angular position of aircraft on deviation site during deviation works Download PDFInfo
- Publication number
- RU2839068C1 RU2839068C1 RU2024133925A RU2024133925A RU2839068C1 RU 2839068 C1 RU2839068 C1 RU 2839068C1 RU 2024133925 A RU2024133925 A RU 2024133925A RU 2024133925 A RU2024133925 A RU 2024133925A RU 2839068 C1 RU2839068 C1 RU 2839068C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- deviation
- radio frequency
- frequency identification
- angular position
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области автоматизации и предназначено для определения углового положения летательного аппарата на девиационной площадке при выполнении девиационных работ.The invention relates to the field of automation and is intended to determine the angular position of an aircraft on a deviation site when performing deviation work.
В настоящее время на отечественных предприятиях авиастроительной отрасли проводятся работы по списанию девиации, суть которых заключается в последовательном развороте летательных аппаратов на магнитных курсах на специально подготовленной девиационной площадке и определении отклонений в показаниях магнитных датчиков. При автоматизации девиационных работ одной из важных задач является определение фактического углового положения относительно принятой на девиационной площадке системы координат.At present, domestic aircraft manufacturing enterprises are carrying out work to write off deviations, the essence of which lies in the sequential turn of aircraft on magnetic courses on a specially prepared deviation site and determining deviations in the readings of magnetic sensors. When automating deviation work, one of the important tasks is to determine the actual angular position relative to the coordinate system adopted on the deviation site.
Известны технические решения для определения углового положения объектов, такие как потенциометрические [Келим Ю.М. Типовые элементы систем автоматического управления: М. ФОРУМ: ИНФРА-М, 2002] и индуктивные датчики, энкодеры и резольверы [Белов М.П. Технические средства автоматизации и управления: СПб.: СЗТУ, 2006].There are known technical solutions for determining the angular position of objects, such as potentiometric [Kelim Yu.M. Typical elements of automatic control systems: M. FORUM: INFRA-M, 2002] and inductive sensors, encoders and resolvers [Belov M.P. Technical means of automation and control: St. Petersburg: SZTU, 2006].
Недостатками потенциометрических датчиков являются ограничение по диапазону измеряемых углов, что не позволяет совершать более одного полного оборота, износ контактных поверхностей, что снижает надежность датчика, а также низкую точность.The disadvantages of potentiometric sensors are the limitation of the range of measured angles, which does not allow more than one full revolution, wear of the contact surfaces, which reduces the reliability of the sensor, and low accuracy.
Недостатками энкодеров является их высокая чувствительность к механическим воздействиям, а также высокие требования к точности совпадения осей энкодера и летательного аппарата, обеспечить которую в реальных условиях не представляется возможным.The disadvantages of encoders are their high sensitivity to mechanical impacts, as well as high requirements for the accuracy of the alignment of the axes of the encoder and the aircraft, which is impossible to ensure in real conditions.
Главным недостатком индуктивных датчиков и резольверов является необходимость в использовании собственных электромагнитных полей в их работе, влияющих на процесс проведения девиационных работ.The main disadvantage of inductive sensors and resolvers is the need to use their own electromagnetic fields in their operation, which affect the process of deviation work.
Задачей изобретения является повышение эффективности, производительности и точности выполнения девиационных работ за счет автоматизации технологического процесса.The objective of the invention is to increase the efficiency, productivity and accuracy of deviation work by automating the technological process.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в определении текущего углового положении летательного аппарата на девиационной площадке при проведении девиационных работ.The technical result obtained by implementing the invention consists in determining the current angular position of the aircraft on the deviation site during deviation work.
Существенные признаки, характеризующие изобретениеEssential features characterizing the invention
Ограничительные: система определения углового положения летательного аппарата на девиационной площадке при проведении девиационных работ.Limiting: a system for determining the angular position of an aircraft on a deviation site during deviation work.
Отличительные: определение углового положения осуществляется посредством обработки сигналов от нескольких источников разного типа, к которым относятся заранее расположенные на известных углах поворота на поверхности девиационной площадки метки радиочастотной идентификации и визуальные метки, причем обработка сигналов осуществляется посредством автоматизированной системы, состоящей из контроллера, системы технического зрения, устройства считывания кодов меток радиочастотной идентификации и системы подсвета. Для грубого определения углового положения летательного аппарата на девиационной площадке используется устройство считывания кодов меток радиочастотной идентификации, которое осуществляет считывание кодов меток радиочастотной идентификации, расположенных на девиационной площадке, при этом данные метки заранее устанавливаются на поверхности девиационной площадки (метки могут располагаться как на самой поверхности, так и быть смонтированы в верхнем слое поверхности девиационной площадки) на тех же углах поворота летательного аппарата, на которых на поверхности девиационной площадки расположены визуальные метки, при этом код, считываемый с каждой такой метки, является уникальным и однозначно определяет угол, на котором расположена метка. Для распознавания визуальных меток используется система технического зрения, в состав которой входит видеокамера, установленная неподвижно относительно летательного аппарата, располагающаяся на заданной высоте над девиационной площадкой и направленная на поверхность девиационной площадки, таким образом, чтобы при прохождении видеокамеры над визуальными метками в кадре постоянно находилось не менее двух меток. Для повышения точности определения углового положения используется система подсвета, в состав которой входит источник светового излучения в видимом диапазоне, который формирует световое пятно малого диаметра, причем данный источник располагается в вертикальной плоскости на продольной оси летательного аппарата и направлен таким образом, чтобы формируемое им световое пятно при повороте летательного аппарата перемещалось по поверхности девиационной площадки по радиусу, соответствующему радиусам расположения на девиационной площадке визуальных меток, при этом данный источник используется для визуализации текущего угла поворота, а также использующегося в качестве дополнительного источника сигнала для системы технического зрения. Обработку сигналов, поступающих от системы технического зрения и устройства считывания кодов меток радиочастотной идентификации, выполняет контроллер по следующим принципам: в случае отсутствия достоверной информации о текущем углу поворота летательного аппарата (при первоначальном включении системы и/или при промежуточных отключениях и включениях системы) осуществляется ожидание считывания кода ближайшей метки радиочастотной идентификации, по считанному коду производится грубое определение текущего углового положения, после чего в циклическом режиме запускается обработка кадров из видеосигнала, получаемого с видеокамеры, при этом при обработке каждого кадра производится распознавание присутствующих в данном кадре визуальных меток и светового пятна от системы подсвета, после чего осуществляется определение расстояний между световым пятном и ближайшими от него визуальными метками с последующим вычислением углового расстояния от предыдущей визуальной метки по ходу движения летательного аппарата до центра светового пятна; далее вычисляется точное значение углового положения путем математического прибавления вычисленного на предыдущем шаге углового расстояния к результатам последнего грубого определения угла поворота, после чего по полученному результату вычислений формируется выходной сигнал заявляемой системы, который может быть использован другими внешними системами; при достижении следующей метки радиочастотной идентификации осуществляется перезапись в памяти контроллера последнего результата грубого определения угла поворота.Distinctive features: determination of the angular position is performed by processing signals from several sources of different types, which include radio frequency identification tags and visual tags pre-positioned at known rotation angles on the surface of the deviation area, wherein the signals are processed by means of an automated system consisting of a controller, a machine vision system, a device for reading radio frequency identification tag codes, and a lighting system. For rough determination of the angular position of the aircraft on the deviation area, a device for reading radio frequency identification tag codes is used, which reads the codes of radio frequency identification tags located on the deviation area, wherein these tags are pre-installed on the surface of the deviation area (the tags can be located both on the surface itself and be mounted in the upper layer of the deviation area surface) at the same rotation angles of the aircraft at which the visual tags are located on the surface of the deviation area, wherein the code read from each such tag is unique and unambiguously determines the angle at which the tag is located. To recognize visual marks, a technical vision system is used, which includes a video camera mounted motionless relative to the aircraft, located at a given height above the deviation area and directed at the surface of the deviation area, so that when the video camera passes over the visual marks, at least two marks are constantly in the frame. To improve the accuracy of determining the angular position, a lighting system is used, which includes a source of light radiation in the visible range, which forms a light spot of small diameter, and this source is located in the vertical plane on the longitudinal axis of the aircraft and is directed in such a way that the light spot formed by it moves along the surface of the deviation area during the rotation of the aircraft along a radius corresponding to the radii of the location of the visual marks on the deviation area, and this source is used to visualize the current rotation angle, and is also used as an additional signal source for the technical vision system. The processing of signals received from the machine vision system and the device for reading codes of radio frequency identification tags is performed by the controller according to the following principles: in the absence of reliable information about the current angle of rotation of the aircraft (upon initial switching on of the system and/or during intermediate switching off and on of the system), waiting for the reading of the code of the nearest radio frequency identification tag is performed, a rough determination of the current angular position is made based on the read code, after which the processing of frames from the video signal received from the video camera is started in cyclic mode, while during the processing of each frame, recognition of visual marks present in the given frame and the light spot from the illumination system is performed, after which the distances between the light spot and the visual marks nearest to it are determined, followed by calculation of the angular distance from the previous visual mark along the course of the aircraft to the center of the light spot; then the exact value of the angular position is calculated by mathematically adding the angular distance calculated in the previous step to the results of the last rough determination of the rotation angle, after which, based on the obtained calculation result, an output signal of the claimed system is formed, which can be used by other external systems; upon reaching the next radio frequency identification tag, the last result of the rough determination of the rotation angle is rewritten in the controller memory.
Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is carried out as follows.
На поверхность девиационной площадки на заданных углах поворота устанавливаются источники разных типов сигналов, которыми являются визуальные метки и метки радиочастотной идентификации. Визуальные метки наносятся на поверхность девиационной площадки (например, в виде нарисованных линий или иным способом, позволяющим различать их визуально). Метки радиочастотной идентификации могут располагаться как на самой поверхности, так и быть смонтированы в верхнем слое поверхности девиационной площадки. При этом метки радиочастотной идентификации устанавливаются на девиационной площадке на тех же углах поворота, на которых расположены визуальные метки.Sources of different types of signals, which are visual marks and radio frequency identification marks, are installed on the deviation area surface at specified rotation angles. Visual marks are applied to the deviation area surface (for example, in the form of drawn lines or in another way that allows them to be distinguished visually). Radio frequency identification marks can be located either on the surface itself or mounted in the upper layer of the deviation area surface. In this case, radio frequency identification marks are installed on the deviation area at the same rotation angles at which the visual marks are located.
Для считывания данных меток применяется автоматизированная система, состоящая из контроллера, системы технического зрения, устройства считывания кодов меток радиочастотной идентификации и системы подсвета.To read these tags, an automated system is used, consisting of a controller, a technical vision system, a device for reading radio frequency identification tag codes, and a lighting system.
Для грубого определения углового положения летательного аппарата на девиационной площадке используется устройство считывания кодов меток радиочастотной идентификации. Код, считываемый с каждой метки радиочастотной идентификации, является уникальным и однозначно определяет угол, на котором расположена метка.To roughly determine the angular position of the aircraft on the deviation area, a device for reading codes of radio frequency identification tags is used. The code read from each radio frequency identification tag is unique and unambiguously determines the angle at which the tag is located.
Для распознавания визуальных меток используется система технического зрения, в состав которой входит видеокамера. Видеокамера устанавливается неподвижно относительно летательного аппарата и располагается на заданной высоте над девиационной площадкой. Направление видеокамеры выбирается таким образом, чтобы при прохождении видеокамеры над визуальными метками в кадре постоянно находилось не менее двух таких меток.To recognize visual marks, a technical vision system is used, which includes a video camera. The video camera is installed motionless relative to the aircraft and is located at a specified height above the deviation area. The direction of the video camera is selected so that when the video camera passes over visual marks, at least two such marks are constantly in the frame.
Для повышения точности определения углового положения используется система подсвета, в состав которой входит источник светового излучения в видимом диапазоне. Данный источник формирует световое пятно малого диаметра и располагается в вертикальной плоскости на продольной оси летательного аппарата. Направление данного источника выбирается таким образом, чтобы формируемое им световое пятно при повороте летательного аппарата перемещалось по поверхности девиационной площадки по радиусу, соответствующему радиусам расположения на девиационной площадке визуальных меток. То есть радиус, по которому перемещается световое пятно, должен находиться в диапазоне от минимального до максимального радиуса нанесения визуальных меток. Таким образом, при вращении летательного аппарата световое пятно будет периодически пересекать визуальные метки, что позволит точно идентифицировать углы поворота. Данный источник используется в качестве дополнительного источника сигнала для системы технического зрения, позволяя точно визуализировать пройденную часть углового расстояния между соседними визуальными метками.To improve the accuracy of angular position determination, a backlight system is used, which includes a source of visible light. This source forms a small-diameter light spot and is located in the vertical plane on the longitudinal axis of the aircraft. The direction of this source is selected so that the light spot formed by it moves along the surface of the deviation area along a radius corresponding to the radii of the visual marks on the deviation area when the aircraft turns. That is, the radius along which the light spot moves must be in the range from the minimum to the maximum radius of application of visual marks. Thus, when the aircraft rotates, the light spot will periodically intersect the visual marks, which will allow for accurate identification of rotation angles. This source is used as an additional signal source for the machine vision system, allowing for accurate visualization of the passed part of the angular distance between adjacent visual marks.
Обработку сигналов, поступающих от системы технического зрения и устройства считывания кодов меток радиочастотной идентификации, выполняет контроллер по следующим принципам: в случае отсутствия достоверной информации о текущем угле поворота летательного аппарата (при первоначальном включении системы и/или при промежуточных отключениях и включениях системы) осуществляется ожидание считывания кода ближайшей метки радиочастотной идентификации. По считанному коду производится грубое определение текущего углового положения. После чего в циклическом режиме запускается обработка кадров из видеосигнала, получаемого с видеокамеры. При обработке каждого кадра производится распознавание присутствующих в данном кадре визуальных меток и светового пятна от системы подсвета. После чего осуществляется определение расстояний между световым пятном и ближайшими от него визуальными метками. Впоследствии вычисляется угловое расстояние от предыдущей визуальной метки по ходу движения летательного аппарата до центра светового пятна. Далее вычисляется точное значение углового положения путем математического прибавления вычисленного на предыдущем шаге углового расстояния к результатам последнего грубого определения угла поворота. После чего по полученному результату вычислений формируется выходной сигнал заявляемой системы, который может быть использован другими внешними системами. При достижении следующей метки радиочастотной идентификации осуществляется перезапись в памяти контроллера последнего результата грубого определения угла поворота.The signals received from the machine vision system and the RFID tag code reader are processed by the controller according to the following principles: in the absence of reliable information on the current angle of rotation of the aircraft (upon initial switching on of the system and/or during intermediate switching off and on of the system), the system waits for the code of the nearest RFID tag to be read. Based on the read code, the current angular position is roughly determined. After that, the processing of frames from the video signal received from the video camera is started in cyclic mode. When processing each frame, the visual marks present in the given frame and the light spot from the illumination system are recognized. After that, the distances between the light spot and the visual marks nearest to it are determined. Subsequently, the angular distance from the previous visual mark along the aircraft’s movement to the center of the light spot is calculated. Then, the exact value of the angular position is calculated by mathematically adding the angular distance calculated in the previous step to the results of the last rough determination of the angle of rotation. After which, based on the obtained calculation result, the output signal of the claimed system is formed, which can be used by other external systems. Upon reaching the next radio frequency identification mark, the last result of the rough determination of the rotation angle is rewritten in the controller memory.
Claims (5)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2839068C1 true RU2839068C1 (en) | 2025-04-28 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU62594A1 (en) * | 1940-08-05 | 1942-11-30 | И.Е. Цагурия | Deviation playground |
| RU2156440C2 (en) * | 1998-11-11 | 2000-09-20 | Саратовский государственный технический университет | Technique for implementation of deviation operations on mobile objects |
| RU2472218C1 (en) * | 2011-09-14 | 2013-01-10 | Борис Алексеевич Хозяинов | Method of determining position of object using radio-frequency tags |
| WO2017119695A1 (en) * | 2016-01-07 | 2017-07-13 | 한화테크윈주식회사 | Object position calculation method using camera provided in unmanned multicopter, and apparatus therefor |
| KR101897238B1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-09-11 | 광주과학기술원 | A device for positioning and tracking control based RF of multi unnamed aerial vehicle |
| RU2783797C1 (en) * | 2022-03-15 | 2022-11-17 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Method for semi-natural simulation of the movement of an inertial navigation system of an aircraft |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU62594A1 (en) * | 1940-08-05 | 1942-11-30 | И.Е. Цагурия | Deviation playground |
| RU2156440C2 (en) * | 1998-11-11 | 2000-09-20 | Саратовский государственный технический университет | Technique for implementation of deviation operations on mobile objects |
| RU2472218C1 (en) * | 2011-09-14 | 2013-01-10 | Борис Алексеевич Хозяинов | Method of determining position of object using radio-frequency tags |
| WO2017119695A1 (en) * | 2016-01-07 | 2017-07-13 | 한화테크윈주식회사 | Object position calculation method using camera provided in unmanned multicopter, and apparatus therefor |
| KR101897238B1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-09-11 | 광주과학기술원 | A device for positioning and tracking control based RF of multi unnamed aerial vehicle |
| RU2783797C1 (en) * | 2022-03-15 | 2022-11-17 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Method for semi-natural simulation of the movement of an inertial navigation system of an aircraft |
| RU2826664C1 (en) * | 2024-03-27 | 2024-09-16 | Денис Олегович Сущенко | Multi-rotor unmanned aerial vehicle systems complex testing and adjustment stand |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100478452B1 (en) | Localization apparatus and method for mobile robot | |
| CN106950572B (en) | Automatic guided vehicle positioning method and device | |
| CN103064417B (en) | A kind of Global localization based on many sensors guiding system and method | |
| CN201653373U (en) | Triaxial non-contact image measuring system | |
| CN111629338A (en) | Positioning method, positioning device, robot, beacon, positioning system, positioning apparatus, and positioning medium | |
| CN101839700A (en) | Non-contact image measuring system | |
| US11421975B2 (en) | Absolute position detection system having a single-track magnetic code tape | |
| WO2020133982A1 (en) | Robot positioning method and apparatus, and electronic device | |
| CN1839014B (en) | Method and system for inspecting position of mechanical parts with light beam | |
| RU2839068C1 (en) | System for determining angular position of aircraft on deviation site during deviation works | |
| Annusewicz et al. | Marker detection algorithm for the navigation of a mobile robot | |
| CN106989670B (en) | A non-contact, high-precision, large-scale workpiece tracking and measurement method for robot collaboration | |
| CN117830400A (en) | Position calibration method and device | |
| CN110109460B (en) | AGV dolly navigation based on ten characters | |
| KR101552773B1 (en) | Method for localization of mobile robot using artificial landmark | |
| CN120370305A (en) | Method for solving detection errors of radar and photoelectric equipment | |
| CN114654478A (en) | Book checking method based on book checking robot | |
| Lin et al. | A Robot Indoor Position and Orientation Method based on 2D Barcode Landmark. | |
| CN219694194U (en) | Marine sheet leveling positioning and processing indicating system | |
| CN108153229A (en) | Product automatic identification alignment system and method | |
| CN117805841A (en) | Robot positioning method, system, medium and device based on reflective column | |
| CN116465397A (en) | A marine thin plate leveling positioning and processing indicating system and its operating method | |
| CN117367311A (en) | Object surface contour acquisition method and device | |
| Udvardy et al. | Advanced navigation of automated vehicles in smart manufacturing | |
| CN117663979A (en) | Transparent object boundary judging system and method based on vision system |