Исследование системы наведения для реализации оптической связи мобильных роботов

Степанова Дарья Кирилловна
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет) (МФТИ), системный инженер, 141701, Московская область, г. Долгопрудный, Институтский переулок, д. 9., Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Материал поступил в редакцию 02 октября 2020 года.

Аннотация
Аппаратно-программные решения для задач высокоточного наведения нашли применения в различных областях робототехники. Для мобильных роботов, работающих в экстремальных условиях, наведение инструментов, систем передачи данных и навигационных приборов является первостепенной задачей. Используя систему визирования в качестве обратной связи, можно добиться наведения приборов, установленных на летательный аппарат, с высокой точностью. Представляющие интерес для данной работы вопросы разработки высокочастотного контура управления наведением и его реализация с использованием зрительной системы в качестве обратной связи остаются актуальными для исследований. В ходе данной работы проведено исследование для использования подобных систем. На основе выведенных ранее требований к системе разработана архитектура системы наведения. Далее исследован вариант реализации системы управления для достижения необходимой точности наведения инструмента. Помимо этого, рассмотрено аппаратное обеспечение и построена модель системы с учетом взаимного влияния приводов системы наведения и с замкнутым контуром управления.

Ключевые слова
Система наведения, ПЛИС, обработка изображений, системы управления.

https://doi.org/10.31776/RTCJ.9202

Индекс УДК 
681.5:004.932

Библиографическое описание
Степанова Д.К. Исследование системы наведения для реализации оптической связи мобильных роботов / Д.К. Степанова // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 9. - №2. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2021. – С. 91-98. – Текст : непосредственный.

Литература

1. V.W. Chan Free-space optical communications // Journal of Light- wave technology, vol. 24, № 12, pp. 4750-4762, 2006. – Text: unmediated.
2. T.-H. Ho. Pointing, acquisition, and tracking systems for free-space optical communication links Ph.D. dissertation, 2007. – Text: unmediated.
3. V.W. Chan Optical satellite networks // Journal of Lightwave Technology, vol. 21, № 11, p. 2811, 2003. – Text: unmediated.
4. Sodnik Z. Free-space laser communication activities in Europe: SILEX and beyond / Z. Sodnik, B. Furch, and H. Lutz // in Lasers and Electro-Optics Society, 2006. LEOS 2006. 19th Annual Meeting of the IEEE, 2006, pp. 78-79. – Text: unmediated.
5. Keizo Nakagawa. Preliminary design of Laser Utilizing Communications equipment (LUCE) installed on Optical inter-orbit communications engineering test satellite / Keizo Nakagawa, Akio Yamamoto // National Space Development Agency of Japan (NASDA). – Text: unmediated.
6. Results of the optical downlink experiment KIODO from OICETS satellite to optical ground station oberpfaffenhofen (OGS-OP) / N. Perlot [et al.] // in Proceedings of SPIE, vol. 6457, 2007. – Text: unmediated.
7. Optical communications downlink from a 1.5U cubesat: OCSD program / T.S. Rose [et al.] // Proc. SPIE 10610, 109100T (2019). – Text: unmediated.
8. LEO-to-Ground Optical Communications using SOTA (Small Optical TrAnsponder) – Payload Verification Results and Experiments on Space Quantum Communications / A. Carrasco-Casado [et al.] // Acta Astronaut. 139, 377-384 (2017). – Text: unmediated.
9. Janson S.W. The NASA Optical Communication and Sensor Demonstration Program: An Update / S.W. Janson and R.P. Welle // in 28th Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites (2014), paper SSC14-VI-1. – Text: unmediated.
10. High-Speed Image Processing Technique Implementation For Pointing And Tracking System Enabling Free-Space Optical Communications / D. Stepanova [et al.] // Annals of DAAAM & Proceedings, 29. – 2018. – Text: unmediated.
11. Research on the cross-coupling of a two axes gimbal system with dynamic unbalance / Abdo Maher [et al.] // International Journal of advanced robotic systems 10, № 10 (2013): 357. – Text: unmediated.
12. Masten M.K. Inertially stabilized platform for optical imaging systems // IEEE Control Systems Magazine, vol. 28, pp. 47-64. – 2008. – Text: unmediated.
13. Голубев Ю.Ф. Основы теоретической механики. – Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 2000. – Текст: непосредственный.
14. Методы классической и современной теории автоматического управления / К.А. Пупков [и др.] // Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет), 2004. – Текст: непосредственный.
15. Åström Karl Johan. Revisiting the Ziegler–Nichols step response method for PID control / Åström Karl Johan, and Tore Hägglund // Journal of process control 14, № 6 (2004): 635-650. – Text: unmediated.

Полный текст статьи (pdf)