Интеллектуальные технологии в беспилотных системах
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Транспорт
Издательство:
НИЦ ИНФРА-М
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 197
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-16-017804-2
ISBN-онлайн: 978-5-16-110783-6
DOI:
10.12737/1876535
Артикул: 732542.03.01
К покупке доступен более свежий выпуск
Перейти
В учебнике рассмотрена работа по применению интеллектуальных технологий в беспилотных системах. Дано описание методики исследования, изложены результаты проведенной работы, а также их интерпретация. Изучены основы управления интеллектуальными беспилотными системами. Описаны основные понятия и определения, история развития, основы управления данными в беспилотных системах. Приведены основные методы и модели, используемые в интеллектуальных беспилотных системах. Рассмотрены вопросы управления данными в беспилотных системах различных видов деятельности.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения.
Для студентов вузов и учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по направлениям подготовки и специальностям, предполагающим изучение дисциплин, связанных с интеллектуальным управлением в беспилотных системах.
Тематика:
ББК:
УДК:
- 519: Комбинатор. анализ. Теория графов. Теория вер. и мат. стат. Вычисл. мат., числ. анализ. Мат. кибер..
- 6: ПРИКЛАДНЫЕ НАУКИ. МЕДИЦИНА. ТЕХНИКА. СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
- 629: Техника средств транспорта
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 09.03.02: Информационные системы и технологии
- 15.03.06: Мехатроника и роботехника
- 24.03.04: Авиастроение
ГРНТИ:
Скопировать запись
Интеллектуальные технологии в беспилотных системах, 2024, 732542.05.01
Интеллектуальные технологии в беспилотных системах, 2022, 732542.02.01
Интеллектуальные технологии в беспилотных системах, 2021, 732542.01.01
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В БЕСПИЛОТНЫХ СИСТЕМАХ В.А. ГВОЗДЕВА Москва ИНФРА-М 2023 УЧЕБНИК Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом профессионального образования в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки 09.03.02 «Информационные системы и технологии», 24.03.04 «Авиастроение» (квалификация (степень) «бакалавр») (протокол № 11 от 09.11.2020) 2-е издание, дополненное
УДК 629.053(075.8) ББК 39.17я73 Г25 Гвоздева В.А. Г25 Интеллектуальные технологии в беспилотных системах : учебник / В.А. Гвоздева. — 2-е изд., доп. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 197 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/1876535. ISBN 978-5-16-017804-2 (print) ISBN 978-5-16-110783-6 (online) В учебнике рассмотрена работа по применению интеллектуальных технологий в беспилотных системах. Дано описание методики исследования, изложены результаты проведенной работы, а также их интерпретация. Изучены основы управления интеллектуальными беспилотными системами. Описаны основные понятия и определения, история развития, основы управления данными в беспилотных системах. Приведены основные методы и модели, используемые в интеллектуальных беспилотных системах. Рассмотрены вопросы управления данными в беспилотных системах различных видов деятельности. Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения. Для студентов вузов и учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по направлениям подготовки и специальностям, предполагающим изучение дисциплин, связанных с интеллектуальным управлением в беспилотных системах. УДК 629.053(075.8) ББК 39.17я73 ISBN 978-5-16-017804-2 (print) ISBN 978-5-16-110783-6 (online) © Гвоздева В.А., 2021 © Гвоздева В.А., 2022, с изменениями
Список принятых сокращений АЗН-В — автоматическое зависимое наблюдение-вещание АНПА — автономный подводный аппарат АС — автоматизированная система АУС — авианесущее соединение БА — беспилотный автомобиль БАС — беспилотная авиационная система БД — база данных БЗ — база знаний БЛС — беспилотные летательные системы БНС — беспилотные наземные системы БПАЛА — беспилотный автоматический летательный аппарат БПЛА — беспилотный летательный аппарат БС — беспилотная система БЦВМ — бортовая цифровая вычислительная машина ГБО — гидролокатор бокового обзора ДПАС — дистанционно пилотируемая авиационная система ДПЛА — дистанционно пилотируемый летательный аппарат ДУАС — дистанционно управляемая авиационная система ДУЛА — дистанционно управляемый летательный аппарат ИИ — искусственный интеллект ИИБ — информационная интеллектуальная база ИИТ — информационные интеллектуальные технологии ИСУ — интеллектуальные системы управления ИСУЖТ — интеллектуальная система управления железнодорожным транспортом ЛА — летательный аппарат МВ — механизм вывода МВД — Министерство внутренних дел МИНС — малогабаритная инерциальная интегрированная систем
Список принятых сокращений МЛЭ — многолучевой эхолот ММ — модель местности МСЭ — Международный союз электросвязи МЧС — Министерство по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидациям последствий стихийных бедствий НКУ — наземный комплекс управления ННА — надводный необитаемый аппарат НПДУ — наземный пункт дистанционного управления ООН — Организация Объединенных Наций ООСУБД — объектно-ориентированная система управ- ления базой данных ОРСУБД — объектно-реляционная система управления базой данных ОС — операционная система ПО — программное обеспечение ППРЧ — псевдослучайная перестройка рабочей частоты ПЭВМ — персональная электронно-вычислительная ма- шина СПИ — система пользовательского интерфейса СУ — система управления СУБД — система управления базой данных ТНПА — телеуправляемый необитаемый подводный ап- парат ТПА — телеуправляемые подводные аппараты ЭВМ — электронно-вычислительная машина ЭС — экспертная система ASP — application service provider (поставщик сервиса при- ложений) BI — business intelligence (бизнес-аналитика) BPM — business performance management — управление эф- фективностью бизнеса CRM — customer relationship management (система управ- ления взаимоотношениями с клиентами)
Список принятых сокращений DDL — data defi nition language (язык определения данных для схемы) DML — data manipulation language (язык манипулирования данными) ER — entity-relationship (сущность-связь) ERP — enterprise resource planning (планирование ресурсов предприятия) ETL — extraction, transformation, loading (извлечь, преобра- зовать, загрузить) ICAO — International Civil Aviation Organization (Между- народная организация гражданской авиации ИКАО) KDD — knowledge discovering in databases (обнаружение знаний в базах данных) ML — machine learning (машинное обучение) OLAP — online analytical processing (интерактивная анали- тическая обработка) SBML — systems biology markup language (системный био- логический язык разметки) SQL — structured query language (структурированный язык запросов) WFS — web feature services (веб-служба) WMS — web map services (сервис веб-карт)
Введение Четвертая промышленная революция кардинально меняет прежние экономические, общественные и иные отношения. На современном уровне развития и тенденций совершен- ствования вычислительной техники, информационных тех- нологий, искусственного интеллекта возникают совершенные интеллектуальные системы управления (ИСУ) с элементами искусственного разума. Мир стоит на пороге интеллекту- альной революции, а экономическая и транспортная сферы уже оказались активно вовлечены в нее. Двигателем четвертой промышленной революции станут «умные» технологии. В основе цифрового интеллектуального мира будет технология 5G, обеспечивающая три краеугольных камня нового цифрового мира: сверхширокополосный мо- бильный доступ; абсолютно надежную связь с низкими задер- жками; массовое подключение устройств интернета. На них работают критически важные приложения и беспилотные ав- томобили, базируются процессы автоматизации промышлен- ности, концепции «умного» дома, «умного» города, «умных» дорог, 3D-видео, технологии дополненной и виртуальной ре- альности, 4K-разрешение и облачные сервисы. В июне 2015 г. Международный союз электросвязи (МСЭ) разработал план развития технологии мобильной связи 5G и определил ее название — «IMT-2020» (International Mobile Telecommunications). Высокоскоростной интернет по этой технологии будет обеспечивать среднее количество одновре- менных подключений 1 млн на 1 км2. На повестку дня встают сложные вопросы разработки и внедрения беспилотных систем и машин, т.е. управляемых без непосредственного участия человека. В мире создаются различные беспилотные комплексы того или иного назна- чения. Использование автономных роботов в авиации, кос-
Введение мосе, транспортной отрасли, автомобилестроении, сельском хозяйстве, военном деле, медицине, разных областях промыш- ленности и т.д. ведет к повышению уровня развития этих от- раслей и экономической эффективности затраченных труда и средств. Сегодня беспилотные аппараты уже могут ездить по вертикальным стенам, передвигаться по поверхности морей и океанов и бороздить подводные просторы. Создаются автономные устройства, которые способны как летать, так и плавать под водой. Задачей настоящей книги было представить описание результатов изучения темы об управлении беспилотными системами с помощью интеллектуальных технологий, а также тесно связанных с ней тем. Интеллектуальная система управления — система управления, обладающая целенаправленной свободой выбора своих управляющих решений [28]. Cовременные ИСУ, как правило, имеют базы знаний и данных строгой целевой направленности. Поэтому такие системы применяются для объектов той области, в которой они используются. Уже сейчас существующие ИСУ с элементами искусственного интеллекта имеют многопрофильные базы знаний и данных, осуществляют самостоятельное непрерывное и активное их пополнение, формируют управляющие решения в условиях неопределенности на основе построения аналогий из смежных областей знаний. Как правило, такие системы управления сами по себе являются сложными системами с большим числом иерархических уровней. Например, система управления опытной дистанционно управляемой авиационной системы (ДУАС) «Бумеранг» построена на принципах открытой архитектуры и имеет шесть иерархических уровней. На каждом из уровней есть своя ИСУ с подсистемами летательных аппаратов (ЛА) и совмещенными базами знаний (БЗ), базами данных (БД): собственного состояния, планирования поведения и состояния окружающей среды (контуры согласования). Каждый из уров-
Введение ней отличается диапазоном ответственности управляющих решений. Отечественная беспилотная авиация сейчас находится на этапе становления и бурного развития, особенно в сфере малых и средних беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). В России насчитывается десяток производителей, ведущих активную деятельность в области разработки, производства и эксплуатации беспилотников. Летательные беспилотники уже сейчас успешно применяются в электроэнергетике и добывающей промышленности, полиции и специальных службах, дорожном хозяйстве и коммунальных службах, сельском хозяйстве, строительстве и др. Беспилотные летательные аппараты могут выполнять [36]: • для электроэнергетики: фотографирование объектов и тер- риторий, авиационное беспилотное обследование вдоль трассовых линий электропередачи, тепловизионные съемки объектов и территорий, стереосъемки объектов и участков территорий; • для газовиков: авиационное беспилотное патрулирование трасс магистральных трубопроводов, авиационное обследо- вание линейной части магистральных газопроводов по ма- териалам авиационной беспилотной и космической съемки, картографирование объектов реконструкции и строитель- ства по материалам авиационной беспилотной съемки; • для нефтяников: поиск утечек, оперативное картографиро- вание, поиск врезок, круглосуточное патрулирование, полу- чение ортофотопланов, контроль производственных работ на объектах строительства и реконструкции по материалам авиационной беспилотной съемки; • для Министерства внутренних дел (МВД) и Министерства по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидациям последствий стихийных бедствий (МЧС): аэрофотосъемка и картографирование, мониторинг сель- скохозяйственных угодий, прибрежной зоны, границ, кри- миногенной и чрезвычайных ситуаций;
Введение • для железнодорожников: оснащение ремонтно-восстанови- тельных поездов авиадронами для разведки местности и пе- редачи визуальной информации в условиях экстремальных температур, высокой скорости ветра, ограниченности связи, удаленности от населенных пунктов. Беспилотные автомобили уже становятся частью совре- менной жизни. Для безлюдного управления движением они располагают высокоинтеллектуальными интегрированными навигационными системами, высокочувствительными датчи- ками, оптическими дальномерами, внутренними камерами. Это позволяет автомобилям передвигаться самостоятельно с соблюдением правил дорожной безопасности. Внедрение технологии 5G позволит добиться высокоскоростного и без- опасного движения беспилотного автомобиля. В России над созданием отечественных беспилотных систем работают совместно такие компании, как Яндекс, КаМАЗ и НАМИ. Кроме «умных» автомобилей должны быть и «умные» дороги, оснащенные чувствительными сенсорами и помога- ющими автотранспорту беспилотно передвигаться по маршрутам и безопасно осуществлять необходимые маневры на дороге. Например, в Китае такое «умное» скоростное шоссе уже появилось. На железнодорожном транспорте также работают над созданием беспилотных систем управления. Стандарт МЭК 62290 (2014 г.) для реализации беспилотной системы управления предусматривает степени автоматизации и функции: от 0-й, когда за управление и безопасность движения полностью отвечает машинист, до 4-й, когда персонал на борту отсутствует, управление движением поезда полностью в автоматическом режиме выполняет автоматическая бортовая система. Для полноценной работы автоматических транспортных средств необходима соответствующая инфраструктура. Это дорожная разметка и интеллектуальные центры в городах,
Введение точные и своевременно обновляемые карты, мощные бортовые вычислительные комплексы и чувствительные датчики, сеть для обмена информацией между участниками движения. В задачи водных беспилотников входят патрулирование водных частных владений, мониторинг береговой ситуации, оперативная передача информацию при разливе нефтепро- дуктов в центр управления, поиск пострадавших людей при крушении судов и передача сообщений в координаци- онный центр. Это облегчает службу спасателей, работников искусственных и естественных водоемов. Книга предназначена для подготовки студентов вузов и колледжей по специальностям, предполагающим изучение дисциплин, связанных с интеллектуальным управлением в беспилотных системах. В результате изучения материала данного учебного изда- ния студент должен овладеть следующими компетенциями: знать • роль и место дисциплины при освоении профессиональной образовательной программы по специальности и в сфере профессиональной деятельности; • международные стандарты в изучаемой области; • основы искусственного интеллекта; • информационные интеллектуальные технологии (ИИТ), а также спутниковые системы связи и навигации; • основные положения теории управления беспилотными системами с помощью ИИТ; • модели беспилотных систем; • технологии интеллектуального анализа управления бес- пилотными системами; • методы и способы защиты информации в беспилотных си- стемах; уметь • разрабатывать информационно-логическую, функциональ- ную и объектно-ориентированную модели управления в бес- пилотных системах;
К покупке доступен более свежий выпуск
Перейти