CC BY
49
The problems of resistance of integrated security system, including the application of physical keys of access are considered. Recommendations to improve the resistance of content and electronic editions in general are made.
Key words: e-book reader, resistance of different sizes and types of information, physical access key, electronic signature, HASP.
Proskuriakov Nikolai Evgenievich, doctor of technical sciences, professor, vippne@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Yakovlev Boris Sergeyevich, candidate of technical sciences, docent, bor_ yak@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Arkhangelskaia Natalia Nicolaevna, candidate of technical sciences, docent, arhan-gel_nataly@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 629.7.05
АЛГОРИТМ САМОДИАГНОСТИКИ И КОРРЕКЦИИ РЕЖИМА РАБОТЫ ПИЛОТАЖНО-НАВИГАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА АВИАМОДЕЛИ
М.В. Рябцев
Предлагается реализация алгоритма самодиагностики и коррекции режима работы пилотажно-навигационного комплекса авиамодели самолетного типа массой не более 3 кг. Алгоритм позволяет проводить мониторинг вектора состояния оборудования и автоматически изменять закон управления в случае отказа одной или нескольких измерительных систем.
Ключевые слова: авиамодель, пилотажно-навигационный комплекс, алгоритм, самодиагностика, режим работы, закон управления, вектор состояния оборудования.
В настоящее время развитие микропроцессорной и микромеханической промышленности позволило расширить диапазон применения авиамоделей, начиная от топографической фото- и видеосъемки, заканчивая доставкой небольших грузов. Выполнение этих задач обеспечивает система управления, включающая в себя приводы, датчики, системы обработки информации и устройства передачи команд. Совокупность этих устройств образует пилотажно-навигационный комплекс (далее - ПНК). Посредством ПНК авиамодель взаимодействует с оператором, осуществляющим её пилотирование, а также контроль над выполнением поставленной задачи [1]. На рис. 1 представлена структурная схема ПНК.
Рис. 1. Структурная схема ПНК
В состав разрабатываемого ПНК входят датчики угловой скорости, акселерометры, пирометрическая система ориентации, магнитометры, датчик давления, телеметрическая система и модуль GPS. Алгоритмы управления авиамодели основаны на комплексировании данных, полученных от разных измерительных систем, что позволяет повысить точность определения углов ориентации [2, 3]. Однако отказ одной из таких систем приведет к сбою в работе ПНК и, тем самым, к потере контроля над авиамоделью. Поэтому возникает необходимость в создании алгоритма, способного проводить мониторинг состояния датчиков, автоматическую коррекцию режима работы ПНК и предупреждать оператора о возникшей проблеме.
Для реализации такого алгоритма каждой измерительной системе или датчику (далее - объект контроля) присваивается поле допустимых значений, а также ставится в соответствие логическая переменная (1). Данная переменная принимает значение «1» в случае, если данные от объекта контроля получены и принадлежат полю допустимых значений. В случае, если данные от объекта контроля не получены или получены, но не принадлежат полю допустимых значений, переменная принимает значение «0»:
X = A n Bi, (1)
где Ai - логическая переменная, представляющая результат проверки условия получения данных от объекта контроля; Bi - логическая переменная, представляющая результат проверки условия того, что данные, полученные от объекта контроля, принадлежат полю допустимых значений.
Таким образом, можно сформировать вектор состояния оборудования авиамодели (далее - ВСО):
X = (X1,X2,K,X7>. (2)
Для каждого значения ВСО должен быть предусмотрен определенный закон управления авиамодели, реализованный в форме режима работы ПНК. К примеру, в случае отказа пирометрической системы будет задействован аналогичный режим с использованием датчиков угловой скорости и акселерометров. В случае потери связи с оператором, ПНК задействует режим возвращения на базу. Если же в процессе возвращения на базу откажет модуль GPS, дальнейшее выполнение этого режима станет невозможным, поэтому будет выполнен переход в аварийный режим.
Однако существуют режимы работы ПНК, условиям выполнения которых удовлетворяют сразу несколько значений ВСО. Например, режим ручного управления отличается от режима демонстрации ручного управления только программной реализацией, но не условиями выполнения. В связи с этим возникает необходимость формирования вектора доступных режимов работы (далее - ВДР), при текущем значении ВСО. Для этого проводится операция умножения заранее сформированной матрицы-маски режимов работы на ВСО. Каждая строка матрицы соответствует определенному режиму работы ПНК, а столбец - определенному объекту контроля (рис. 2). Значение элемента строки равно 1 в том случае, если соответствующий ему объект контроля используется в реализации данного режима, и равно 0 в противоположном случае.
Таким образом, в результате умножения матрицы матрицы-маски режимов работы на ВСО формируется вектор рангов. Каждый из элементов вектора рангов (далее - ВР) соответствует определенному режиму работы. В случае, если значение ВСО удовлетворяет условиям реализации данного режима работы, соответствующий элемент ВР принимает строго определенное значение:
R = M ■ X. (3)
После определения элементов ВР можно сформировать ВДР, элементы которого могут принимать значения «доступен» или «недоступен» («1» и «0» соответственно). Режим считается доступным, если для элемента ВДР выполняется условие.
A = («1, a2,K, a^} (4)
ri = di, (5) где r - соответствующий элемент ВР; di - соответствующее референсное значение.
В процессе работы ПНК значение ВСО может измениться так, что текущий режим работы станет недоступным. В этом случае на основании ВДР должен быть задействован режим с более низким приоритетом. Иерархия режимов работы ПНК представлена на рис. 3, а их описание приведено в таблице. Стоит обратить внимание на то, что ПНК не может осуществить переход из автоматического режима в полуавтоматический, так же, как и из полуавтоматического в ручной. При таких переходах оператору авиамодели требуется незамедлительно изменить принцип управления, что не всегда возможно и может привести к крушению.
Объекты контроля
я н о о & о и ¡в о 33 о ч и а ЬЙ я т н я ^ 3 Сц н и 2 О Си и =: и о а < Магнито-резистивный датчик Датчики инфракрасного излучения Датчик давления л ч 0 £ 1 сл О 2 и Ч О о а 9 —
Режимы работы Старт - Ожидание | 0| о 0| _0_ _0_ Ш
Ручное управление | 01 01 01 т ш ш ш ш □ ш
Полуавтоматическое управление | 11 1 1
Автоматическое управление | 11 11 |1 шшш □□□ Ш00
... | 1***1 1-1
Отказ системы | о |0 |0|
Рис. 2. Формирование матрицы-маски режимов работы ПНК
Рис. 3. Иерархия режимов работы ПНК
253
Известия ТулГУ. Технические науки. 2015. Вып. 11. Ч. 1 Описание режимов работы ПНК
Номер режима работы Наименование режима работы Описание режима работы
1 2 3
0 Старт - Ожидание Ожидание команды оператора
1 Калибровка Калибровка измерительных систем, загрузка основных констант
2 Сервис Вывод информации о текущем состоянии ПНК
3 Демонстрация режима ручного управления Работа в режиме ручного управления без запуска двигателей
4 Демонстрация режима полуавтоматического управления Работа в режиме полуавтоматического управления без запуска двигателей
5 Ручное управление Работа в режиме ручного управления
6 Полуавтоматическое управление Работа в режиме полуавтоматического управления
7 Полуавтоматическое управление в случае отказа датчиков угловой скорости или акселерометров Работа в режиме полуавтоматического управления на основе показаний датчиков инфракрасного излучения
8 Полуавтоматическое управление в случае отказа датчиков инфракрасного излучения Работа в режиме полуавтоматического управления на основе показаний датчиков угловой скорости и акселерометров
9 Автоматическое управление Работа в режиме автоматического управления
10 Автоматическое управление в случае отказа датчиков угловой скорости или акселерометров Работа в режиме автоматического управления, при которой ориентация осуществляется на основе показаний датчиков инфракрасного излучения
Окончание
1 2 3
15 Отказ системы Установка рулей в нейтральное положение с остановкой двигателей
11 Автоматическое Работа в режиме автоматического
управление в случае управления, при которой ориента-
отказа датчиков ция осуществляется на основе пока-
инфракрасного из- заний датчиков угловой скорости и
лучения акселерометров
12 Автоматическое Работа в режиме автоматического
управление в случае управления, без поддержания задан-
отказа датчика дав- ной высоты полета
ления
13 Автоматическое Работа в режиме автоматического
управление в случае управления, при которой осуществ-
отказа ОР8-модуля ляется разворот в направлении точки начала полета с последующим снижением
14 Возвращение на ба- Работа в режиме автоматического
зу управления, при которой осуществляется возвращение в точку начала полета с последующей посадкой
Если ни один из вариантов полуавтоматического или автоматического режима не может быть применен, задействуется аварийный режим. Аварийный режим имеет самый низкий приоритет, а его реализация заключается в остановке двигателя, установке рулей в нейтральное положение и выбросе парашюта (при его наличии).
Алгоритм самодиагностики и коррекции режима работы ПНК авиамодели представлен на рис. 4. Алгоритм начинается с присвоения переменной, характеризующей выбранный режим работы (далее - переменная выбранного режима), значения текущего режима, после чего на основании ВСО формируется вектор рангов и ВДР. Далее выполняется чтение режима, заданного оператором, значение которого присваивается переменной выбранного режима. При этом учитывается то, что во время полета авиамодели не может быть задействован один из предполетных режимов, таких как режим калибровки или режим демонстрации. В случае поступления команды перехода в один из предполетных режимов в процессе полета - команда игнорируется. Далее происходит проверка возможности использования выбранного режима работы на основании ВДР. Если режим доступен, то переменной, характеризующей текущий режим работы ПНК, присваивается значение переменной выбранного режима и алгоритм за-
255
вершается, в противном случае переменной выбранного режима присваивается значение режима с более низким приоритетом в соответствии с иерархией, после чего вновь проходит проверка возможности использования выбранного режима работы. Цикл будет продолжаться до тех пор, пока выбранный режим не окажется доступным или аварийным.
Рис. 4. Алгоритм самодиагностики и коррекции режима работы
ПНК авиамодели
ПНК реализован на базе микропроцессора STM32F407VGT, входящего в состав макетной платы 8ТМ32Р4-Э1 Бсоуегу (рис. 5).
Рис. 5. Внешний вид ПНК на базе макетной платы STM32F4-Discovery
В состав ПНК входят: датчики угловой скорости LPY510AL, акселерометры LIS302DL, баровысотомер на базе датчика давления MPXH6115A, пирометрическая система ориентации, основанная на базе инфракрасных датчиков MLX90614, система навигации на базе GPS-модуля LEA-4A, аппаратура управления Spektrum DX6i, цифровой телеметрический канал на базе радиомодема APC-240.
Список литературы
1. Репников А.В., Мручко Ю.В., Вальдовский А.В. Задачи программно-алгоритмического обеспечения навигационно-пилотажного комплекса: учеб. пособие. М.: Изд-во МАИ, 1990. 84 с.
2. Рябцев М.В. Определение зависимости угла возвышения оптической оси пирометрического датчика, направленной под углом к продольной оси беспилотного летательного аппарата, от углов тангажа и крена. // VIII Региональная молодёжная научно-практическая конференция Тульского государственного университета «Молодежные инновации»: сб. докл. в 3 ч.; под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. Ядыкина Е.А. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014. Ч. II. 244 с.
3. Рябцев М.В. Определение углов тангажа и крена беспилотного летательного аппарата при известных углах возвышения оптических осей двух пирометрических датчиков, расположенных под углом к продольной
257
оси беспилотного летательного аппарата // VIII Региональная молодёжная научно-практическая конференция Тульского государственного университета «Молодежные инновации»: сб. докл. в 3 ч.; под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. Ядыкина Е.А. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014. Ч. II. 244 с.
Рябцев Максим Вадимович, асп., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
ALGORITHM OF SELF-DIAGNOSIS AND MODE CORRECTION FOR AIRCRAFT FLIGHT COMPLEX
M. V. Ryabtsev
The implementation of the self-diagnosis and mode correction algorithm of flight and navigation system for plane type aircraft weighing less than 3 kg is proposed. The algorithm allows to monitor the equipment state vector and to automatically change the control law in the case of failure of one or more measuring systems.
Key words: aircraft, flight complex, algorithm, self-diagnosis, mode, control law, the equipment state vector.
Ryabtsev Maxim Vadimovich, postgraduate, ryabtseff.max@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State Univesity
УДК 004.932
МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ НЕШТАТНЫХ СИТУАЦИЙ В ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ
ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ
В. Л. Токарев, Д. А. Абрамов
Исследованы вопросы построения информационно-измерительной системы для распознавания нештатных ситуаций. Предложен метод выделения нештатных ситуаций по оценкам параметров, полученным путем обработки видеоизображений.
Ключевые слова: система видеоаналитики, обнаружение нештатных ситуаций.
В последние годы существенно возрос интерес к цифровой обработке видеоизображений, что связано с резким снижением цен на цифровые телекамеры, благодаря чему они стали доступными широкому классу пользователей и начали внедряться во многих сферах человеческой деятельности для решения задач автоматического контроля и видеонаблюдения.
