Определение положения объектов в пространстве

Определение положения объектов в пространстве

Кузнецов Максим Андреевич
студент, Российский университет транспорта (РУТ (МИИТ), институт транспортной техники и систем управления (ИТТСУ), кафедра «Управление и защита информации», 127994, Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Логинова Людмила Николаевна
к.т.н., доцент, РУТ (МИИТ), ИТТСУ, кафедра «Управление и защита информации», 127994, Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0002-3150-0759, elibrary SPIN-код: 7211-1867, elibrary AuthorID: 541402

Михалёв Илья Владиславович
студент, РУТ (МИИТ), ИТТСУ, кафедра «Управление и защита информации», 127994, Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Сафронов Антон Игоревич
к.т.н., доцент, РУТ (МИИТ), ИТТСУ, кафедра «Управление и защита информации», 127994, Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0001-9048-8457, elibrary SPIN-код: 5883-4680, elibrary AuthorID: 692669 

Индекс УДК: 681.5:621.8.023

EDN: QEZLGP

Аннотация. В рамках дисциплины «Проектная деятельность» выявлена проблема трудной доступности учебных и научных материалов, содержащих удобные, пошаговые инструкции, а также детализированные результаты экспериментов, связанных со сбором и обработкой данных, поступающих с групп датчиков, и повышением эффективности обработки этих сведений с целью улучшения качественных характеристик функционирования автоматизированных систем управления, в частности, быстродействия при рассмотрении вопроса определения положения объектов в пространстве с использованием фильтра Калмана, повышающего точность результатов, получаемых в ходе обработки сигналов. В статье выполнен краткий обзор современных систем определения положения и ориентации объекта в пространстве. Описаны методы подключения группы датчиков положения, предназначенных для «захвата» выполняемых оператором движений в пространстве при учёте всевозможных смещений координат по осям крена, рыскания и тангажа. Предложенная в статье электрическая схема управления выполнена на базе микроконтроллера Arduino Uno. Предложен алгоритм автоматизированной калибровки датчиков, фильтрации данных, поступающих с датчиков, при использовании фильтра Калмана в процессе обработки, а также структура трансляции собранных данных в трёхмерное пространство. Тематика проекта, по итогам реализации которого получены публикуемые результаты, сформулирована в рамках коллаборации наставников двух кафедр «Управление и защита информации» и «Наземные транспортно-технологические средства» Российского университета транспорта.

Ключевые слова: датчики, акселерометр, гироскоп, магнетометр, микроконтроллер, МЭМС, IMU, Arduino Uno, фильтр Калмана, проектная деятельность

Для цитирования: Определение положения объектов в пространстве / М.А. Кузнецов [и др.] // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 13. – № 4. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2025. – С. 275-284. – EDN: QEZLGP.

Список источников

  1. Сафронов А.И. «Проектная Деятельность» как новая форма комплексного обучения IT дисциплинам / А.И.Сафронов, Л.Н. Логинова // XX-ая Всерос. конф. «Преподавание информационных технологий в Российской Федерации: Сборник материалов, Москва, 19-20 мая 2022 года. – М.: ООО «1С-Паблишинг». – 2022. – С. 22-24. – EDN: FIVMDB.
  2. Логинова Л.Н. Направления развития подготовки бакалавров и магистров в области автоматизации, цифровизации и управления / Л.Н. Логинова, В.Г. Новиков, А.И. Сафронов // Информатизация образования и науки. – 2023. – № 4 (60). – С. 58-68. – EDN: PDPGPB.
  3. Патент № 2791353 C1 РФ, МПК B61L 27/04, B61L 27/60. Интеллектуальный комплекс управления перевозочным процессом городской рельсовой транспортной системы (ГРТС): № 2022113881: заявл. 24.05.2022: опубл. 07.03.2023 / Е. П. Балакина [и др.]; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский университет транспорта». – EDN: FUBFXG.
  4. Бестемьянов П.Ф. Алгоритмы управления и математическое моделирование интервального движения поездов / П.Ф. Бестемьянов, Л.А. Баранов // Электротехника. – 2023. – № 9. – С. 2-5. – DOI 10.53891/00135860_2023_9_2.
  5. Михалевич И.Ф. Концептуальные проблемы транспортной безопасности водных интеллектуальных транспортных систем / И.Ф. Михалевич // Надежность. – 2024. – Т. 24. – № 2. – С. 72-87. – DOI 10.21683/1729-2646-2024-24-2-72-87.
  6. Кочурков А.А. Формирование методологии использования экзоскелетов в строительно-дорожной отрасли / А.А. Кочурков, П.А. Григорьев, А.Н. Неклюдов // Строительные и дорожные машины. – 2023. – № 6. – С. 57-59. – Текст: непосредственный.
  7. An Open-Source and Wearable System for Measuring 3D Human Motion in Real-Time / Slade P. [et al.] // National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program, Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering. – 2021. – Vol. XX. – No. XX. – Pp. 1-9. – DOI:1101/2021.03.24.436725.
  8. Понятский В. М. Комплексирование измерительных систем на основе фильтрации Калмана / В.М. Понятский // Стохастическая оптимизация в информатике. – 2014. – Т. – № 2. – С. 37-41. – EDN: TEDYVD.
  9. Миловзоров О.В. Электроника / О.В. Миловзоров, И.Г. Панков. – 6-е изд. – М.: Юрайт. – 2018. – 344c. – Текст: непосредственный.
  10. Asim Qureshi. 10 Best Microcontroller Boards for Hobbyists and Engineers / Asim Qureshi // Wonderful Engineering: [site]. – URL: https://wonderfulengineering.com/10-best-microcontroller-boards-for-hobbyists-and-engineers/ (дата обращения: 14.09.2024). – Text: electronic.
  11. Мир электроники: Датчики / Е.С. Полищук [и др.] // М.: Техносфера. – 2012. – 624 c. – Текст: непосредственный.
  12. МЭМСы. Как устроены современные датчики? // Хабр: [сайт]. – URL: https://habr.com/ru/companies/milandr/articles/532662/ (дата обращения: 14.09.2024). – Текст: электронный.
  13. Первачев С.В. Статистическая динамика радиотехнических следящих систем / С.В. Первачев, А.А. Валуев, В.М. Чиликин. – 2-е изд. – М.: Советское радио. – 1973. – 488 c. – Текст: непосредственный.
  14. Микушин А.В. Цифровые устройства и микропроцессоры / А.В. Микушин, А.М. Сажнев, В.И. Сединин // Спб: БХВ-Петербург. – 2010. – 832 c. – Текст: непосредственный.
  15. Ueda J. Human modeling for bio-inspired robotics / Ueda J., Kurita Y. // London: Elsevier. – 2017. – 341 p. – Text: unmediated.

Поступила в редакцию 14.03.2025
Поступила после рецензирования 25.03.2025
Принята к публикации 18.05.2025