МОБИЛЬНАЯ ПЛАТФОРМА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПОДСПУТНИКОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

Полезная модель относится к относится к области мобильной робототехники и может быть использована для сбора подспутниковых измерений в задаче дистанционного зондировании Земли (ДЗЗ).
Из уровня техники известны различные решения для подтверждения точности результатов, получаемых в результате космического дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), которая выполняется по единой схеме - целевая аппаратура выполняет съемку (измерение по различным показателям) калибровочного полигона (тестового участка), результаты сравниваются с характеристиками полигона, зафиксированными по данным наземных измерений. Наземные измерения проводятся на калибровочных полигонах, размеры которых определяются разрешением на местности целевой аппаратуры космических аппаратов ДЗЗ. Проведение измерений может осуществляться по нескольким направлениям:
- использование измерений оператором;
- создание измерительной сети приборов;
- использование мобильных платформ для их перемещения и ориентирования в пространстве относительно объектов измерения.
Первое направление сопряжено с ошибками измерений, вызванными человеческим фактором. Второе направление требует значительных материальных и финансовых затрат на создание и обслуживание измерительной сети приборов. Использование мобильных платформ для подспутниковых измерений лишено указанных недостатков.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является устройство OutbackRover (http://www.csiro.au/en/Research/D61/Areas/Robotics-and-autonomous-systems/Field-robotics/Outback-Rover) позволяющее удаленно и автономно собирать данные с поверхности для задачи калибровки спутников. Данная платформа ориентирована только на работу со спектрометрами, в то время как предлагаемое устройство не ограничено в целевом оборудовании. Область работы указанного в качестве ближайшего аналога устройства - большие открытые пространства естественной природы (солевые озера и проч.). Данная платформа не предназначена для работы со специальными калибровочными площадками, т.к. предлагаемая колесная схема (полный привод) не позволяет достигнуть требуемой точности в позиционировании.
Техническим результатом заявленного устройства является повышение точности позиционирования.
Заявленная полезная модель проиллюстрирована следующими чертежами:
Фиг. 1 - общий вид мобильной платформы с термографами;
Фиг. 2 - выдвижная штанга;
Фиг. 3 - узел позиционирования измерительного оборудования.
Позиции на фиг. 1-3 обозначают следующее:
1 - ведущее колесо;
2 - свободно вращающееся колесо;
3 - аккумулятор;
4 - двигатель;
5 - блок электронного управления;
6 - обзорная видеокамера;
7 - приводная видеокамера;
8 - набор ультразвуковых датчиков;
9 - целевое измерительное оборудование.
Платформа имеет два ведущих (1), размещенных спереди платформы и два свободно вращающихся (2) колеса, такая схема позволяет совершать развороты на месте, что увеличивает проходимость и маневренность, необходимую для позиционирования измерительного оборудования, платформы. Энкодеры, установленные на приводных колесах, служат для отработки базовых движений платформы и корректировки угловой и тангенциальной скоростей. На нижнем ярусе платформы размещены аккумуляторы (3) и двигатели (4). На среднем ярусе находится электроника (5), обеспечивающая функционирование платформы. Управляющим центром служит персональный компьютер. Компьютер соединен с четырьмя микроконтроллерами, решающими частные задачи управления. Общая концепция системы управления предполагает многоуровневую модель организации вычислительных устройств. На нижнем уровне располагаются микроконтроллеры, выполняющие сбор и предварительную обработку данных с аналоговых устройств, таких как инфракрасные и ультразвуковые дальномеры. Эти данные передаются на ЭВМ по последовательному интерфейсу. На верхнем уровне коммутирующий сервер формирует массив -сенсорное поле, - который транслируется в систему планирования. На верхнем уровне формируются управляющие воздействия, которые отрабатываются ходовым и вспомогательными контроллерами. К компьютеру подключен монитор для вывода диагностических сообщений пользователю. Платформа имеет GPS(GlobalPositioningSystem) и IMU (InertialMeasurementUnit) модули, а также обзорную видеокамеру (6), данные устройства позволяют платформе ориентироваться на местности. Приводная видеокамера (7), установленная на боковой стороне платформы, используется для движения платформы вдоль калибровочных площадок. Наборы ультразвуковых датчиков (8) расположенных спереди и сзади позволяют избегать столкновения с препятствиями. На верхнем ярусе расположено целевое измерительное оборудование (9) и манипулятор, общий вид которого представлен на фотографии. Манипулятор состоит из поворотной платформы, штанги выдвижной, мотор-редуктора поворотной платформы, мотор-редуктора выдвижной штанги, узла позиционирования измерительного оборудования, площадки оптического переключателя, площадки эталонных измерений, цепного укладчика провода и блока управления.
Устройство работает следующим образом. Устройство находится в зоне, прилегающей к калибровочному полигону. Дистанционно, вручную или по расписанию платформа запускается. После запуска платформа покидает место хранения и приступает к выполнению задания, представленного в виде файла маршрута, хранящегося в памяти компьютера платформы. Строчки файла содержат точку назначения, положения платформы в этой точке и название измерительной процедуры. Платформа автоматически передвигается от точки к точке заданного маршрута и проводит требуемые измерения. Базовая измерительная процедура номер 1 состоит в позиционировании платформы под требуемым углом к цели и выполнении запроса целевому оборудованию. Базовая измерительная процедура 2 состоит в развертывании целевого оборудования на приводном манипуляторе и следовании платформы вдоль калибровочного полигона. Перемещение платформы в этом случае происходит таким образом, что бы целевая аппаратура была ориентирована под определенным углом и размешалась на требуемом расстоянии. По завершению измерительной процедуры номер 2, целевое оборудование должно быть переведено в сложенное состояние. После отработки маршрута, платформа в автоматическом режиме перемещается к месту хранения. Из собранных данных автоматически формируется файл отчета с указанием внешних условий. Файл отчета платформа отправляет по беспроводной сети или он изымается посредством внешнего носителя. Таким образом, обеспечивается работа устройства.
Заявленная совокупность существенных признаков заявленного технического решения обеспечивает реализацию заявленного технического результата, а именно повышения точности позиционирования мобильной платформы, следствием которого является получение таких результатов, как автоматизация сбора подспутниковых измерений в задаче ДЗЗ, улучшение качества проводимых измерений и снижение затрат. Автоматизация измерений достигается посредством внедрения алгоритмов движения по маршруту и навигации подвижной платформы на местности. Улучшение качества проводимых измерений достигается путем автоматического позиционирования платформы и оборудования относительно калибровочных площадок, что обеспечивается конструкцией колесного привода платформы. Также вовремя проведения измерений автоматически учитываются условия окружающей среды: погодные условия, время суток и т.п. Помимо этого осуществляется автоматический мониторинг проводимых измерений, что так же повышает их качество и удобство дальнейшей обработки. Достижение снижения затрат на измерительный комплекс обеспечивается тем, что цена подвижной платформы значительно ниже цены одного комплекта целевого оборудования, в то время как для обеспечения стандартного калибровочного полигона без систем автоматизации требуется несколько таких комплектов.