А.Н. Григорьев¹, Е.А. Дудин², В.Ю. Рябчевский³, Н.В. Масеев4

1–4 Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского (Санкт-Петербург, Россия)

Постановка проблемы. В последние годы существенно расширились возможности современной аэрофотосъемки. Эксплуатируется и разрабатывается множество беспилотных летательных аппаратов (БЛА) с широкой номенклатурой оптикоэлектронных средств, которые могут использоваться в качестве бортовых специальных комплексов (БСК). Необходимо сравнение возможных вариантов аэрофотосъемочных беспилотных авиационных систем (БАС) и определение наиболее оптимальных вариантов комплектации беспилотных летательных аппаратов и бортовых специальных комплексов, обеспечивающих получение наилучшего эффекта при применении в конкретных условиях.

Цель. Cформировать подходы к анализу и системному синтезу беспилотных аппаратов с учетом характеристик целевой аппаратуры.

Результаты. Представлены результаты исследования, выполненного с целью разработки научно-методического аппарата оценивания результативности аэрофотосъемки с учетом параметров БЛА, оптико-электронного БСК и пространственных свойств площадного объекта съемки. Изложен результат изучения работ в области аэрофотосъемки с использованием БАС, показывающий, что анализ и синтез конкретных комплектов БЛА с БСК выполняется, в основном, качественным образом по отдельным техническим параметрам. При этом не оцениваются совокупные показатели, характеризующие эффективность, в частности, результативность аэрофотосъемки. Предложены модели БЛА, БСК, площадного объекта и требования к качеству материалов съемки. Определены допущения, при которых выполняется моделирование аэрофотосъемки площадного объекта. На основе моделей разработан подход к анализу и синтезу аэрофотосъемочной системы. Учтены потери ресурса съемки, возникающие вследствие удаленности объекта и выполнения заходов на следующий маршрут съемки в режиме полета галсами.

Практическая значимость. Разработанные подходы к анализу и синтезу беспилотной авиационной системы в задаче исследования аэрофотосъемки площадного объекта позволяют определять потенциальную результативность съемки и выбирать компоновку бортового специального комплекса для обеспечения оптимальной по результативности съемки площадного объекта. Даны результаты вычислительного эксперимента, выполненного с использованием разработанного подхода на примере условно-реального легкого высотного БЛА. Показана зависимость результативности аэрофотосъемки от удаленности и пространственных свойств площадного объекта, а также компоновка БСК, применение которой обеспечивает оптимальную по результативности многомаршрутную съемку.

Григорьев А.Н., Дудин Е.А., Рябчевский В.Ю., Масеев Н.В. Подходы к анализу и синтезу беспилотной авиационной системы в задаче исследования аэрофотосъемки площадного объекта // Наукоемкие технологии. 2021. Т. 22. № 3. С. 78−88. DOI: 10.18127/j19998465-202103-09

1. Бабашкин Н.М., Нехин С.С. Топографическая аэросъемка. Современное состояние и перспективы развития // Геодезия и картография. 2015. № 7. С. 36–41. 
2. Кривичев А.И., Залецкий А.В. Беспилотные авиационные технологии мониторинга сфер человеческой деятельности на примере крупнейших производителей и эксплуатантов в России // Изв. вузов. Сер.: Геодезия и аэрофотосъемка. 2018. № 2.  С. 186–195. DOI: 10.30533/0536-101X-2018-62-2-186-195.
3. Студеникин А.В., Михалин В.А., Иванов Р.В., Магаршак С.И. Практика применения перспективных беспилотных летательных аппаратов для мониторинга и аэрофотосъемки // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. № 4. С. 102–106. 
4. Захаров А.И., Иванов Н.В., Студеникин А.В. Возможности беспилотных летательных аппаратов при решении изыскательских задач // Инженерные изыскания. 2012. № 7. С. 20–23. 
5. Григорьев А.Н., Дмитриков Г.Г. Пространственная модель и показатели свойств объектов дистанционного зондирования из космоса // Труды всероссийской конференции «Обработка пространственных данных в задачах мониторинга природных и антропогенных процессов (SDM-2017). Новосибирск: ИВТ СО РАН. 2017. С.78–81.
6. Григорьев А.Н., Дмитриков Г.Г., Попович Т.В., Пятицкий А.А., Смирнова О.В. Принципы и примеры использования технологии дистанционного зондирования в информационном обеспечении инфраструктур пространственных данных // Труды Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского. 2018. № 664. С. 51–59.
7. Тихонов А.А., Акматов Д.Ж. Обзор программ для обработки данных аэрофотосъемки // Горный информационноаналитический бюллетень. 2018. № 12. С. 192–198. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-12-0-192-198.
8. Акулова Е.А., Титов М.О. Методы получения пространственных данных в современных условиях // Изв. вузов. Горный журнал. 2017. № 6. С. 79–86. 
9. Пация А.М. Анализ применения аэрофотосъемки с БПЛА для выполнения сплошного межевания населенных пунктов // Интерэкспо ГЕО-Сибирь. 2018. № 3. С. 125–133. 
10. Опритова О.А. Исследование возможностей применения беспилотных авиационных систем для моделирования объектов недвижимости // Вестник СГУГИТ. 2018. № 3. С. 248–258. 
11. Тайлаков О.В. Построение цифровой модели рельефа открытого угольного склада по данным аэрофотосъемки // Изв. вузов. Горный журнал. 2017. № 8. С. 58–64. DOI: 10.21440/0536-1028-2017-8-58-64.
12. Медведев А.А. Алексеенко Н.А. Курамагомедов Б.М. Возможности и ограничения использования беспилотных летательных аппаратов в географических исследованиях // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 2016. № 5. С. 117–122. 
13. Григорьев А.Н., Дмитриков Г.Г., Дубровин Д.А., Пятицкий А.А., Рябчевский В.Ю. Частные показатели эффективности применения беспилотных летательных аппаратов при ведении аэросъемочных работ // Материалы Всероссийской научнопрактической конференции «Применение беспилотных летательных аппаратов в географических исследованиях». Иркутск: ИГ СО РАН. 2018. С. 55–59.
14. Гришин И.А. Солошенко В.Н. Шевелев О.С. Влияние размерности беспилотного летательного аппарата самолетного типа на эффективность выполнения задачи аэрофотосъемки // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2017. № 6.  С. 38–44. 
15. Аникеева И.А. Бабашкин Н.М. Кадничанский С.А. Нехин С.C. О возможности и эффективности использования беспилотных воздушных судов при выполнении кадастровых работ // Геодезия и картография. 2018. № 8. С. 44–52. DOI: 10.22389/00167126-2018-938-8-44-52.
16. Тайлаков О.В., Ефимов В.И., Коровин Д.С. Выбор рациональных параметров аэрофотосъемки поверхности угольных предприятий беспилотными летательными аппаратами // Изв. вузов. Горный журнал. 2016. № 1. С. 50–57. 
17. Веселов Ю.Г., Захарченко А.Н., Островский А.С. Использование метода автоматического распознавания в задачах контроля технического состояния цифровых оптико-электронных комплексов получения видовой информации // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер.: Приборостроение. 2014. № 5. С. 98–114.
18. Воронов Я.Г. и др. Руководство по аэрофотосъемке в картографических целях (РАФ-89). М.: РИО ВТУ ГШ. 1989. 104 с.