Аппаратно-алгоритмическая реализация автономной системы экологического мониторинга на базе летательного мини-аппарата

нородностей водной толщи, имеющих биологическое или искусственное происхождение.

Автор выражает благодарность Н.П. Заграю за научное руководство.

ЛИТЕРАТУРА

1. Piquette J.C., Van Buren A.L. Some further remarks regarding scattering of an acoustic wave by a vibrating surface // Journ. Acoust. Soc. Amer. 1986.V.80. №5. P.1533-1536.

2. Лямшее Л.М., Саков П.В. Нелинейное рассеяние звука на пульсирующей сфере // Акустический журнал. 1992. Т.38. № 1. С.100-107.

3. . ., . .

сфере // Акустический журнал 1994. Т.40. №4. С.535-541.

4. Abbasov I.B., Zagrai N.P. The investigation of the second field of the summarized frequency originated from scattering of nonlinearly interacting sound waves at a rigid sphere // Journal of Sound and Vibration. The University of Southampton. UK., 1998. V.216. №1. P.194-197.

5. . . .

оценки экологического состояния водной среды. Тезисы докладов XXI научно-техн. конференции «Гагаринские чтения». Москва. МГАТУ. 1995. 4.5. С.25-26.

6. . ., . .

при рассеянии нелинейно взаимодействующих плоских акустических волн на цилиндре //Акустический журнал. 1999. Т.45. № 5. С.590-596.

УДК 007.52:611.81:629.7

В.Х. Пшихопов, П.Н. Саламаха, В.Е. Иванов

АППАРАТНО-АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА НА БАЗЕ

-

В регионах России с мощным развитием индустрии экологические факторы равнозначны или превосходят социально-экономические по негативному воздействию на состояние здоровья городских жителей [1, 2]. Из всех форм деградации среды обитания в большинстве городов России наиболее опасным для здоровья населения остается загрязнение атмосферного воздуха и акваторий прилегающих .

Исследования и сбор информации о загрязнении, необходимые для построения адекватных моделей, являются дорогостоящими мероприятиями, и в последнее время проводятся всего раз в год или вообще не проводятся.

, -ния атмосферы и акваторий водных поверхностей, как в промышленных, так и жилых зонах требует организации оперативного мониторинга, что достаточно проблематично при использовании имеющихся технических средств. Иными словами, организация экологического мониторинга внешней среды требует перехода на новые принципы построения технических систем и средств, реализующих такой мо.

Суть излагаемой работы заключается в разработке на базе мини-самолета ав,

заданной скоростью и измерять степень загрязнения окружающей среды, без вме-.

К аппаратным и вычислительным средствам, использующимся при проектировании такого рода систем, и представляющим их ядро, предъявляются жесткие требования по ряду их важнейших свойств. Это - быстродействие, надежность, , , , -тывать поступающую информацию в реальном масштабе времени.

Разработка структурной схемы такой системы должна учитывать необходимость организации процессов управления носителем - летательным миниаппаратом (ЛМА) и передачи информации.

Исходя из выше изложенного, предлагается структурная схема автономной

( ), . 1 -

жащая следующие элементы:

1) датчики экологического мониторинга;

2) информационная подсистема;

3) подсистема управления движением;

4) базовая станция;

5) .

Рис.1

Датчики экологического мониторинга непосредственно осуществляют сбор информации о состоянии окружающей среды в данный момент времени. Эта информация передается на базовую станцию посредством информационной подсистемы. Подсистема управления движением, основываясь на информации о состоянии окружающей среды, а также о положении и ориентации ЛМА в пространстве, вырабатывает управляющие сигналы для корректировки движения в соответствии с заданной траекторией. Указанная подсистема связана с базовой станцией, определяющей, в случае необходимости, параметры полета.

Управляемый объект - ЛМА включает в свой состав исполнительные меха,

.

Все датчики, определяющие внешние и внутренние координаты ЛМА, связаны непосредственно с бортовым контроллером. Для определения ориентации ЛМА в пространстве, т.е. углов крена, тангажа и рыскания (курса) используется гиро-

.

стороны окружающей среды. Для определения высоты, скорости, а также координат в мировой системе координат в данный момент времени, используется система .

, -

ния и информации о состоянии внешней среды.

Основным элементом информационной подсистемы является цифровая каме, -лов. Оцифрованное изображение разбивается на блоки для пересылки, а затем передается на базовую станцию по информационному каналу, где эти блоки собираются в кадры, обрабатываются в соответствии с принятыми алгоритмами, представляются в форме, удобной пользователю.

Подсистема управлением движения реализуется на бортовом микроконтроллере. Как уже отмечалось, контроллер связан непосредственно с датчиками внутренних и внешних координат и с исполнительными механизмами. Кроме того, контроллер связан с коммутатором, расположенным на ЛМА, с помощью которого он управляет потоком информации, поступающим от датчиков экологического мониторинга на базовую станцию. В сущности, этот контроллер реализует функции не.

радиомодемов. Один находится на управляемом объекте, а другой на базовой станции. Они работают на выделенной частоте, что позволяет существенно ускорить процедуру передачи данных.

Функционирование АСЭМ предполагает наличие двух независимых процессов: управления и экологического мониторинга.

После взлета задаются начальные параметры полета, после чего алгоритм делится на две относительно независимые ветви. Если требуется изменение парамет-, . объект продолжает реализацию первоначальной траектории. По приему сигнала , .

При организации процесса экологического мониторинга проверяется факт наличия движения объекта управления и при соответствующих сигналах от бортового контроллера инициализируется работа информационной подсистемы, режимы , .

В представляемой структуре в качестве базовой станции используется ЭВМ, которая реализует программно-аппаратную поддержку процессов обработки информации и управления.

В основу транспортера сенсорной системы положена обычная радиоуправляемая (с последующей автономностью) модель самолета (планера), что позволяет удешевить процедуру конструирования и разработки.

В соответствии с описанием функциональной схемы, бортовой компьютер (микроконтроллер), положенный в основу обработки данных, поступающих с датчиков, имеет 1ВМ РС совместимую архитектуру, реализованную на базе процессо-

ра 386SX, что существенно упрощает обработку данных ввода/вывода. К предполагаемому микроконтроллеру предъявляется ряд дополнительных требований по герметичности, устойчивости к перепадам температуры и т.д. Немаловажным является тот факт, что для решения поставленной задачи на микроконтроллер должны быть наложены жесткие требования по габаритам и массе. Кроме того, для программирования управления потоком данных ввода/вывода необходимо использование языка программирования высокого уровня, что существенно снижает затраты на создание и сопровождение программного обеспечения. Например, микроконтроллер 6040 фирмы Octagon удовлетворяет всем перечисленным требованиям.

, -

, -

ного управления летательным аппаратом. Подсистема сбора информации предполагает съем информации с сенсорных систем и датчиков, ее предварительную обработку непосредственно бортовыми блоками и передачу на базовую станцию посредством организованного радиоканала. Подсистема траєкторного управления обеспечивает движение вдоль заданных траекторий, с заданной траекторией скоростью. Использование методов и подходов современной теории управления позволяет обеспечить заданное качество функционирования летательного аппарата и, , .

Для успешной реализации представляемой работы необходимо построить математическую модель летательного аппарата в зависимости от окончательного набора сенсорных элементов и блоков; синтезировать уточненные стратегии управления; осуществить полунатурное (на^рное) моделирование поведения системы; программно реализовать процедуры обработки и передачи информации, а также предлагаемых алгоритмов управления.

ЛИТЕРАТУРА

1. Буштуева КА. Атмосферное загрязнение и здоровье. // Гигиена и санитария, 1971, №3. С.3-6.

2. Состояние Таганрогского залива, как части Азовского моря // Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Ростовской области в 1997 году». Под общей ред. В.А. Литвинова, В.И. Агеева, М.В. Паращенко. 1998. С.49-53.

УДК 574.4

А.В. Жуков, В.М. Жуков

СИСТЕМА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА АКВАТОРИИ ЗАЛИВА У ПОБЕРЕЖЬЯ ТАГАНРОГА

Наибольшие экологические опасности для жизни человека таятся в самых подвижных средах: в воздухе и в воде [1]. Проблематика состояния гидросферы Таганрогского залива Азовского моря также требует неотложного решения, которое возможно получить только при своевременной и высокой информированности о текущей обстановке с помощью средств экологического мониторинга [2,3]. Однако значительная текущая динамика объектов и многофакторность реальных ситуаций не позволяют эти методы считать всецело удовлетворяющими практиче-. -