Таҳқиқот як низоми мутобиқшавандаи биниши дохилиро пешниҳод мекунад, ки ҳангоми дастнорас будани Системаҳои Глобалии Навигатсионии Моҳвораӣ (GNSS) ба мултикоптер имкон медиҳад релефи зери худро бо тасвирҳои қаблан сабтшудаи масир муқоиса карда, мавқеи худро муайян намояд ва ба масири худ бозгардад. Хусусияти фарқкунандаи низом дар он аст, ки ба ҷойи пайваста такя кардан ба як усули ягонаи шинохти тасвир, мутобиқати усулҳои гуногуни шинохтро вобаста ба релеф ва шароити тасвири мушоҳидашуда арзёбӣ мекунад, усули мувофиқтарро интихоб менамояд ё чанд усулро ба таври вазндор муттаҳид месозад.

Равиш, бар хилофи ошкорсозии классикии объект, тамоми сатҳи Заминро ҳамчун манбаи сохтории навигатсия баррасӣ мекунад. Тасвири дученакаи релеф аз камераи мултикоптер пас аз амалиётҳое чун бартарафсозии садо, нормализатсияи равшанӣ, ислоҳи геометрӣ, сегментатсия, табдил ба оҳанги хокистарӣ ва миқёспазиркунӣ ба сигнали сохтории якченака табдил дода мешавад. Ин сигнал имкон медиҳад тағйироти равшанӣ ва сохтории тасвири релеф ҳамчун як пайдарпайӣ ифода гардад ва бо сигналҳое муқоиса шавад, ки аз тасвирҳои истинодии масир гирифта шудаанд.

Низоми шинохт ҳавзаи усулҳоро муайян мекунад, ки аз amplitude method (AM), derivative method (DM), Dynamic Time Warping (DTW), Derivative Dynamic Time Warping (DDTW), Fourier Transform (FT) ва Wavelet Transform (WT) иборат аст. Аммо дар таҷрибаҳои ададии таҳқиқоти ҷорӣ на тамоми ин ҳавза, балки асосан WT ва FT муқоиса мешаванд. Рафтори усулҳо на аз рӯйи як меъёр, балки бо чор меъёри мувофиқат, ки uniformity, symmetry, convergence rate ва sensitivity ном доранд, арзёбӣ мешавад.

Бо ин мақсад муҳаққиқ тасвири асосии релефро ба миқдорҳои идорашаванда ҷойиваз карда, оилаҳои сунъии сигналҳо месозад. Дар арзишҳои ҷойивазкунии фазоии \(d_1=2\) ва \(d_2=4\) нишон дода мешавад, ки меъёрҳои мувофиқати WT ва FT тағйир меёбанд. Бо ин роҳ ҳадаф он аст, ки муайян карда шавад кадом усули шинохт дар оилаи муайяни тасвирҳо рафтори устувортар нишон медиҳад. Тибқи тафсири худи таҳқиқот, таҳлили sensitivity ишора мекунад, ки равиши асосёфта ба WT нисбат ба FT устувории бештар дорад.

Дар шинохти намунаҳои воқеии релеф тасвири истинодии \(L_0\) бо тасвирҳои \(L_1\), \(L_2\) ва \(L_3\), ки тадриҷан ба он камтар монанд мешаванд, муқоиса карда мешавад. Масофаҳои WT мутаносибан 26,286; 137,53 ва 214,24, масофаҳои FT 18,861; 45,234 ва 56,916, ва арзишҳои равиши муттаҳидшудае, ки ҳамчун “Convolution” дода шудааст, 24,236; 112,05 ва 170,81 гузориш шудаанд. Дар ҳар се равиш калон шудани масофа ҳангоми дур шудани тасвир аз истинод нишон медиҳад, ки муаррифии сохторӣ-сигналӣ метавонад тағйироти шабоҳати релефро фарқ кунад.

Бо вуҷуди ин, ин арзишҳо мустақиман “фоизи дурустии шинохт” нестанд. Дар таҳқиқот classification accuracy, precision, recall, хатои мавқеъ, инҳирофи масир бо метр ё муваффақияти парвози воқеӣ гузориш нашудааст. Илова бар ин, азбаски усулҳо миқёсҳои гуногуни ченкуниро истеҳсол мекунанд, танҳо хурдтар будани арзишҳои мутлақи масофаи FT нисбат ба WT маънои онро надорад, ки FT муваффақтар аст; мақола низ таъкид мекунад, ки пеш аз муттаҳидсозии вазндори натиҷаҳои усулҳои гуногун онҳо бояд нормализатсия карда шаванд.

Меъмории пурраи пешниҳодшуда танҳо аз шинохти тасвир иборат нест. Нуқтаҳои назоратии истинодии масир, тасвирҳои онҳо ва сигналҳои сохторӣ пешакӣ дар пойгоҳи додаҳои дохилӣ нигоҳ дошта мешаванд. Тасвири ҷорӣ бо эҳтимолитарин нуқтаи назоратӣ мувофиқ карда мешавад, мутобиқати мантиқӣ бо нуқтаҳои назоратии пешина ва баъдӣ санҷида мешавад, дар ҳолати зарурӣ тартиби масир баръакс карда шуда масири бозгашт сохта мешавад ва фарқиятҳои мавқеъ ба идоракунии парвоз интиқол дода мешаванд. Аммо ин меъмории пурраи ҳалқаи пӯшида дар ин таҳқиқот дар мултикоптери физикӣ тасдиқ нашудааст.

Арзёбӣ аз нуқтаи назари Туркия: Равиши навигатсияи визуалии истинодии релеф метавонад барои таҳқиқоти харитасозӣ, бозрасии инфрасохтор, ҷустуҷӯ ва наҷот ва ҳавопаймоҳои автономӣ, ки дар минтақаҳое кор мекунанд, ки қабули GNSS бо сабабҳои табиӣ ё техникӣ суст мешавад, арзиши методологӣ дошта бошад. Хусусан, рӯ овардан ба ҳавзаи усулҳои коркарди сигнал ба ҷойи моделҳои бузурги омӯзишӣ, ки иқтидори баланди ҳисоббарорӣ талаб мекунанд, барои компютерҳои дохилии камқувват мавзӯи қобили таҳқиқ аст. Аммо барои татбиқи воқеии саҳроӣ дар Туркия бояд бо навъҳои гуногуни релеф, фаслҳо, шароити рӯшноӣ, баландӣ, геометрияи камера, ҳамгироии IMU, таъхири воқеии протсессор ва сенарияҳои физикии аз даст рафтани GNSS алоҳида санҷиш гузаронда шавад.

Ҳангоми аз даст рафтани GNSS мушкили асосӣ чист?

Вақте ки мултикоптер иттилооти GNSS-ро аз даст медиҳад, баҳодиҳии мавқеъ, ки танҳо аз сенсорҳои инерсиалӣ ба даст меояд, метавонад бо гузашти вақт хаторо ҷамъ кунад. Аз ин рӯ таҳқиқот ҳадаф дорад намуди релефи заминро ҳамчун истиноди берунии навигатсия истифода барад.

Ғояи асосӣ чунин аст: мултикоптер медонад, ки дар нуқтаҳои муайяни назоратие, ки қаблан дар тӯли масир таъриф шудаанд, релеф бояд чӣ гуна намоён бошад. Ҳангоми парвоз тасвири ҷории камера бо ин истинодҳо муқоиса мешавад. Мутобиқати беҳтарин баҳодиҳии визуалии мавқеъро дар бораи он медиҳад, ки восита ба кадом нуқтаи назоратии масир наздик аст.

Меъмории умумии система дар Шакли 1

Меъмории асосии таҳқиқот дар шакли шаш қабати асосӣ нишон дода шудааст:

1. Қабати сенсор: платформаи мултикоптер, камераи ба поён нигаронидашуда, IMU ва барометр.
2. Гирифтани тасвир ва пешкоркард: кадри хом, коҳиши садо, нормализатсияи равшанӣ, ислоҳи геометрӣ, гирифтани минтақаи таваҷҷуҳ, сегментатсия, табдил ба оҳанги хокистарӣ ва тағйири андоза.
3. Муаррифии сохторӣ-сигналӣ: табдил додани тасвири коркардшудаи релеф ба сигнали якченака бо роҳи линеаризатсия.
4. Шинохти мутобиқшаванда: арзёбии усулҳои гуногун ва меъёрҳои мувофиқат, интихоби усул ва муттаҳидсозии вазндор.
5. Таҳлили навигатсия: мувофиқсозӣ бо сигналҳои истинодӣ, ёфтани нуқтаи назоратӣ, тахмини масир ва мавқеъ/самт.
6. Идоракунии парвоз: пайгирии масир, идоракунии ҳолат–баландӣ, идоракунии суръат ва фармонҳои актуатор.

Дар поёни меъморӣ инчунин пойгоҳи додаҳои истинодӣ, ки пешакӣ сохта шудааст, мавҷуд аст. Дар он нақшаи масир, тасвирҳои истинодии релеф дар тӯли масир, сигналҳои сохтории аз онҳо гирифташуда ва координатҳои ҳар тасвир нигоҳ дошта мешаванд.

Гарчанде ин схема ҳадафи сатҳи системавии таҳқиқотро хеле равшан нишон медиҳад, далели таҷрибавӣ ҳамаи ин блокҳоро фаро намегирад. Барои IMU, барометр, идоракунии ҳолат ё фармонҳои актуатор натиҷаҳои таҷрибавии ҳамгироии сенсорҳо ё графикҳои парвози ҳалқаи пӯшида пешниҳод нашудаанд.

Чаро тасвири релеф ба сигнали якченака табдил дода мешавад?

Интихоби асосии тарҳрезии таҳқиқот ин аст, ки ба ҷойи муқоисаи мустақими тасвири баландсифати дученакаи релеф бо меъмориҳои вазнини шинохти тасвир, хусусиятҳои сохтории он ҳамчун сигнали якченака ифода карда шаванд.

Тасвири ибтидоӣ:

\[ I(x,y) \]

бо ин шакл нишон дода мешавад.

Пас аз пешкоркард тасвир ба оҳанги хокистарӣ табдил дода мешавад:

\[ I(x,y)\rightarrow C(x,y) \]

ва сипас дар натиҷаи сегментатсия ва миқёспазиркунӣ:

\[ C(x,y)\rightarrow C_s(x,y) \]

ба даст меояд.

Дар марҳилаи охир тасвир линеаризатсия шуда:

\[ S(t)=\mathfrak{I}\{C_s(x,y)\} \]

дар шакли сигнали сохтории якченака ҳосил мешавад. Дар ин ҷо \(\mathfrak{I}\) операторест, ки дар манбаъ амали линеаризатсияи тасвирро ифода мекунад.

Пайдарпайии ҳосилшудаи \(S(t)\) тағйироти равшаниро, ки ба сохтори фазоии релеф вобаста аст, ба шакле табдил медиҳад, ки усулҳои коркарди сигнал метавонанд истифода баранд.

Табдиле, ки Шакли 2 нишон медиҳад

Шакли 2 усулро ба таври визуалӣ бо занҷири:

Тасвири релеф → Пешкоркард → Сегментатсия → Оҳанги хокистарӣ → Линеаризатсия → Сигнали сохторӣ

нишон медиҳад.

Дар ин ҷо дар дохили манбаъ фарқи хурди тартиб вуҷуд дорад. Тавсифи матнӣ табдил ба оҳанги хокистариро пеш аз сегментатсия шарҳ медиҳад, дар ҳоле ки Шакли 1 ва Шакли 2 сегментатсияро пеш аз табдил ба оҳанги хокистарӣ ҷойгир мекунанд. Ин ҳолат мантиқи умумии усулро тағйир намедиҳад, аммо барои татбиқи айнан такроршавандаи нармафзор тартиби амалҳоро номуайян мегузорад.

Оилаи сунъии релеф-сигнал чист?

Хуб кор кардани як усул танҳо дар як ҷуфти тасвир кофӣ ҳисобида намешавад. Муҳаққиқ барои омӯзиши рафтори усулҳо дар муқобили тағйироти хурди фазоӣ, сигнали асосиро ба таври идорашаванда тағйир дода оилаҳои сунъии сигналҳоро месозад.

Вақте сигнали сохтории асосӣ:

\[ S_0(t) \]

аст, оила:

\[ \Omega_h= \{S_0(t),S_1(t),\ldots,S_n(t)\} \]

чунин муайян мешавад.

Сигналҳои \(S_i(t)\) аз версияҳои тасвири асосии релеф сохта мешаванд, ки бо қадамҳои собити \(h\) дар фазо ҷойиваз карда шудаанд.

Таҳқиқот қайд мекунад, ки ин сохтор метавонад тағйироти зеринро ба таври идорашаванда ифода кунад:

• ҷойивазшавии мавқеи мултикоптер,
• тағйири кунҷи дид,
• тағйири миқёси тасвир,
• таҳрифҳои маҳаллии фазоӣ,
• тағйироти шароити ташаккули тасвир.

Масофаи шинохт чиро ифода мекунад?

Ҳар сигнали сунъӣ бо сигнали истинодӣ тавассути метрикаи масофаи усули интихобшудаи шинохт муқоиса мешавад:

\[ D_k(S_0,S_i) \]

Дар ин ҷо \(k\) усули шинохти истифодашударо ифода мекунад.

Рафтори пайдарпайи:

\[ D_k(S_0,S_1),\; D_k(S_0,S_2),\ldots, D_k(S_0,S_n) \]

барои арзёбии устувории усул нисбат ба ҷойивазшавӣ ва таҳрифи тасвир истифода мешавад.

Чор меъёри мувофиқат

Манбаъ усулҳои шинохтро бо чор меъёр арзёбӣ мекунад:

Формулаҳои математикии ин меъёрҳо дар мақолаи ҷорӣ дубора дода нашуда, ба таҳқиқоти пешина истинод шудааст. Аз ин рӯ модули арзёбии мувофиқати таҳқиқотро танҳо аз рӯйи ин мақола аз сифр пурра бозтавлид кардан мумкин нест.

Функсияи интегралии мувофиқат

Барои як усули шинохт чор меъёр:

\[ \Phi_k= \alpha_1C_{1k}+ \alpha_2C_{2k}+ \alpha_3C_{3k}+ \alpha_4C_{4k} \]

бо ин ифода муттаҳид карда мешаванд.

Коэффисиентҳо:

\[ \sum_{i=1}^{4}\alpha_i=1, \qquad \alpha_i\geq0 \]

шартро қонеъ мекунанд.

Дар таҷрибаҳои таҳқиқот ҳамаи меъёрҳо аҳамияти баробар доранд ва:

\[ \alpha_1= \alpha_2= \alpha_3= \alpha_4= 0,25 \]

истифода шудааст.

Дар манбаъ арзиши пасттари \(\Phi_k\) ба усули шинохти мувофиқтар барои оилаи дахлдори тасвирҳо мувофиқ дониста мешавад.

Кадом усулҳои шинохт баррасӣ мешаванд?

Ҳавзаи усулҳо:

\[ M= \{ M_{AM}, M_{DM}, M_{DTW}, M_{DDTW}, M_{FT}, M_{WT} \} \]

ба ин шакл муайян карда шудааст.

Онҳо чунинанд:

• Amplitude Method — AM,
• Derivative Method — DM,
• Dynamic Time Warping — DTW,
• Derivative Dynamic Time Warping — DDTW,
• усули асосёфта ба Fourier Transform — FT,
• усули асосёфта ба Wavelet Transform — WT

.

Усули афзалиятнок барои як оилаи муайяни сигнал:

\[ M^*(\Omega_h) = \arg\min_{M_k\in M} \Phi_k(\Omega_h) \]

бо ин ифода интихоб мешавад.

Ҳади далел: Ҷадвалҳои таҷрибавии мақолаи ҷорӣ ба ҳамаи ин шаш усул тааллуқ надоранд; таҷрибаҳои ададии мавҷудаи мувофиқат танҳо бо WT ва FT маҳдуданд.

Оё интихоби танҳо як усул ҳатмист?

Не. Яке аз хусусиятҳои муҳими таҳқиқот он аст, ки ба ҷойи танҳо интихоби беҳтарин усул, натиҷаҳои чанд усул метавонанд ба таври вазндор якҷоя карда шаванд.

Масофаи муттаҳидшуда:

\[ D_A(S_{cur},R_i) = \sum_{k=1}^{m} w_kD_k(S_{cur},R_i) \]

муайян карда мешавад.

\(S_{cur}\) сигнали сохтории тасвири ҷории релеф аст; \(R_i\) бошад сигнали истинодии нуқтаи назоратии i-ум мебошад.

Вазнҳои усулҳо чӣ гуна муайян мешаванд?

Дар таърифи назариявӣ:

\[ w_k= \frac{ (\Phi_k+\varepsilon)^{-1} }{ \displaystyle \sum_{r=1}^{m} (\Phi_r+\varepsilon)^{-1} } \]

дода шудааст.

Ҳамин тавр ҳадаф он аст, ки усуле, ки холҳои интегралии мувофиқаташ пасттар аст, вазни бештар гирад.

Аммо Ҷадвали 4 дар натиҷаҳои манбаъ ба ҷойи як ҷуфти ниҳоии \(w_{WT}\) ва \(w_{FT}\), барои ҳар меъёри C1–C4 вазнҳои алоҳидаи WT/FT нишон медиҳад. Ин арзишҳо бо нормализатсияи коэффисиентҳои sensitivity-и Ҷадвали 3 мувофиқат мекунанд. Азбаски ҳисобкунии миёнарав байни таърифи назариявии Муодилаи (6) ва ин ҷадвал шарҳ дода нашудааст, синтези ниҳоии вазндор пурра бозтавлидшаванда нест.

Нуқтаи назоратӣ чӣ гуна интихоб мешавад?

Сигнали сохтории тасвири ҷорӣ бо ҳамаи сигналҳои истинодӣ муқоиса мешавад. Нуқтаи назоратие, ки ба истиноди дорои хурдтарин масофаи интегралӣ вобаста аст, ҳамчун эҳтимолитарин мавқеъ қабул мешавад:

\[ P^* = \arg\min_i D_{int}(S_{cur},R_i) \]

Манбаъ инчунин пешниҳод мекунад, ки фарқи байни беҳтарин арзиши масофа ва алтернативаи навбатӣ барои эътимоднокии қарори шинохт истифода шавад. Агар беҳтарин мутобиқат аз дигарҳо ба таври равшан ҷудо бошад, эътимоди қарор баландтар қабул мешавад.

Дар ин ҷо фарқи хурди ишорагузорӣ низ мавҷуд аст: метрикаи вазндор дар Муодилаи (5) ҳамчун \(D_A\) муайян шудааст, дар ҳоле ки ҳангоми интихоби нуқтаи назоратӣ рамзи \(D_{int}\) истифода мешавад; баробарии байни ин ду алоҳида навишта нашудааст.

Чаро нуқтаҳои назоратии пайдарпай истифода мешаванд?

Эҳтимол дорад, ки як тасвир аз сабаби релефи монанд бо нуқтаи назоратии нодуруст мувофиқ шавад. Аз ин рӯ система ба ҷойи баҳодиҳии мустақили як кадр, тартиби нуқтаҳои назоратии қаблан шинохташударо дар масир низ ба ҳисоб мегирад.

Масир:

\[ T= \{P_1,P_2,\ldots,P_N\} \]

ба ин шакл нигоҳ дошта мешавад.

Мутобиқати мантиқии нуқтаи навбатии шинохташуда бо тартиби ҷории масир санҷида мешавад. Ин равиш ҳадаф дорад эҳтимоли ҷойгиркунии нодурустро дар қитъаҳои релефе, ки аз ҷиҳати визуалӣ ба ҳам монанданд, кам кунад.

Масири бозгашт ҳангоми аз даст рафтани GNSS

Дар мантиқи бозгашти пешниҳодшудаи таҳқиқот тартиби масири ҷорӣ баръакс карда мешавад:

\[ T^{-1} = \{P_N,P_{N-1},\ldots,P_1\} \]

ва система нақша мекашад, ки тавассути нуқтаҳои назоратие, ки аз нав ба таври визуалӣ шинохта шудаанд, ба самти баръакс ҳаракат кунад.

Ин сохтор дар мақола ҳамчун меъмории навигатсия тавсиф шудааст; он бо парвози автоматии бозгашти мултикоптери физикӣ тасдиқ нашудааст.

Ба идоракунии парвоз кадом хато фиристода мешавад?

Пас аз шинохт ва ҷойгиркунии нуқтаи назоратӣ, хатоҳои фазоӣ байни координатҳои ҳадаф ва ҷорӣ чунин муайян мешаванд:

\[ \Delta x=x_r-x \]

\[ \Delta y=y_r-y \]

\[ \Delta z=z_r-z \]

муайян мешаванд.

Пешниҳод мешавад, ки ин арзишҳои хато ба низоми идоракунии мултикоптер барои ташаккули ислоҳи масир, устувории мавқеъ ва фармонҳои парвоз дода шаванд.

Аммо дар мақола PID, MPC, LQR ё ягон қонуни мушаххаси идоракунии парвоз ҳосил нашудааст; динамикаи муҳаррик/актуатор ва таҳлили устувории ҳалқаи пӯшида анҷом дода нашудааст. Қабати идоракунии парвоз ҳамчун қисми минбаъдаи меъмории система нишон дода шудааст.

Ҳади иддаои самаранокии ҳисоббарорӣ

Манбаъ равиши сохторӣ-сигналиро дар муқоиса бо усулҳои вазнини шинохти тасвир ва омӯзиши амиқ ҳамчун алтернативаи муносибтар барои захираҳои маҳдуди ҳисоббарории дохилӣ ҷойгир мекунад.

Бо вуҷуди ин, дар таҳқиқоти ҷорӣ барои:

• модели протсессор,
• истифодаи GPU ё CPU,
• истеъмоли RAM,
• кадр/сония,
• таъхири коркарди як тасвир,
• истеъмоли қувва,
• басомади парвози воқеӣ дар вақти ҳақиқӣ

benchmark-и ададӣ дода нашудааст. Аз ин рӯ “системаи вақти ҳақиқӣ бо талаботи ками захира” дар мақолаи ҷорӣ нишондиҳандаи ченшудаи сахтафзор не, балки ҳадафи тарҳрезии меъмории пешниҳодшуда мебошад.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Доираи воқеии таҷриба

Арзишҳои мувофиқат барои \(d_1=2\)

Дар арзишҳои хом C1 ва C2 барои FT, C3 бошад барои WT хурдтар аст. Бо вуҷуди ин, мақола таъкид мекунад, ки дар арзёбии интегралӣ бояд меъёрҳои нормализатсияшуда истифода шаванд; азбаски арзишҳои нормализатсияшудаи C ва арзишҳои ниҳоии \(\Phi\) нашр нашудаанд, танҳо аз рӯйи рақамҳои хоми ин ҷадвал набояд ҳисоб карда шавад, ки кадом усул аз ҷиҳати интегралӣ мувофиқтар аст.

Арзишҳои мувофиқат барои \(d_2=4\)

Ҳангоми зиёд шудани ҷойивазкунӣ аз 2 то 4 арзишҳои меъёрҳои ҳар ду усул тағйир меёбанд. Хулосаи асосии таҳқиқот ин аст, ки рафтори усули шинохт ба дараҷаи табдили тасвири релеф вобаста аст ва истифодаи як усули собит метавонад дар ҳамаи шароити тасвир устувории якхела таъмин накунад.

Коэффисиентҳои Sensitivity

Манбаъ ин натиҷаҳоро чунин тафсир мекунад, ки усули шинохти асосёфта ба WT нисбат ба усули асосёфта ба FT robustness-и баландтар нишон медиҳад. Азбаски формулаи муфассали меъёр дар мақолаи ҷорӣ дода нашудааст, маънои физикӣ/омории \(u_k\) бояд танҳо дар доираи ҳамин тафсири мақола интиқол дода шавад.

Вазнҳои мутобиқшавандаи дар манбаъ додашуда

Дар ҳамаи сатрҳои Ҷадвали 4 ба WT нисбат ба FT вазни бештар дода шудааст. Манбаъ инро чунин тафсир мекунад, ки WT дар расмиёти мутобиқшавандаи шинохт афзалияти интегралии баландтар дорад.

Бо вуҷуди ин, ин ҷадвал барои ҳар усул як вазни ягонаи ниҳоӣ намедиҳад. Илова бар ин, дар ҳоле ки арзишҳо бо нормализатсияи мустақими коэффисиентҳои мувофиқи Ҷадвали 3 байни ду усул айнан мувофиқат мекунанд, Муодилаи (6) вазнро тавассути баръакси холҳои интегралии мувофиқат муайян мекунад. Азбаски муносибати байни ин ду роҳи ҳисоб шарҳ дода нашудааст, бозтавлидшавандагии раванди вазнгузорӣ маҳдуд аст.

Тасвирҳои истинодӣ ва озмоишии релеф

Дар Шакли 4-и таҳқиқот чор намуди релеф истифода шудааст:

Шакли 5 сигналҳои сохтории \(S_0(t)\), \(S_1(t)\), \(S_2(t)\) ва \(S_3(t)\)-ро, ки пас аз линеаризатсияи ҳамин тасвирҳо ҳосил шудаанд, нишон медиҳад. Ҳангоми дур шудани тасвир аз истинод профили сигнал низ ба таври равшан тағйир меёбад.

Натиҷаҳои шинохти тасвири релеф

Дар ҳар се сатр намуна якхела аст: L1 хурдтарин, L2 калонтар ва L3 бузургтарин масофаро истеҳсол мекунад. Ин натиҷа дастгирӣ мекунад, ки муаррифии сохторӣ-сигналии истифодашуда метавонад байни релефи ба истинод монанд ва релефи ба таври равшан фарқкунанда тафовути дараҷавӣ ба вуҷуд оварад.

Натиҷаи “Convolution” чӣ гуна тафсир шавад?

Манбаъ дар Ҷадвали 5 усули сеюмро “Convolution” меномад ва дар матн истилоҳи “adaptive additive convolution”-ро истифода мебарад.

Аммо амалиёте, ки дар бахши усул аз ҷиҳати математикӣ равшан муайян шудааст, бештар аз конволютсияи классикии сигнал, ҷамъбасти вазндори масофаҳои гуногуни шинохт аст:

\[ D_A= \sum_k w_kD_k \]

шакл дорад.

Азбаски барои арзишҳои “Convolution” дар Ҷадвали 5 дақиқ нишон дода нашудааст, ки кадом вазнҳои WT/FT ва кадом қадамҳои нормализатсия истифода шудаанд, ин натиҷаҳо бояд ҳамон тавре ки дар манбаъ дода шудаанд нигоҳ дошта шаванд ва ҳамчун арзишҳои аз нав ҳисобшуда барои маълумоти дигар пешниҳод нашаванд.

Оё ин таҷриба “навигатсияи дақиқтар”-ро мустақим чен мекунад?

Не. Таҷриба бар масофаҳои шинохт ва мувофиқати усулҳо асос ёфтааст.

Дар таҳқиқот метрикаҳои зерини end-to-end навигатсия вуҷуд надоранд:

• хатои мавқеъ бо метр,
• RMSE-и масири 3Б,
• фоизи муваффақияти таснифи нуқтаи назоратӣ,
• меъёри мутобиқати нодуруст,
• меъёри муваффақияти бозгашт пас аз қатъи GNSS,
• вақти парвоз ё истеъмоли энергия,
• closed-loop trajectory tracking error,
• бархӯрд ё муваффақияти вазифа дар парвози воқеӣ.

Аз ин рӯ натиҷаҳои мақоларо қавитарин тарз ҳамчун санҷиши ибтидоии татбиқпазирии методологияи мутобиқшавандаи шинохти релеф тафсир кардан мумкин аст.

Оё дар мултикоптери воқеӣ санҷиши вақти ҳақиқӣ гузаронида шуд?

Не. Бахши натиҷаҳо санҷиши таҷрибавии система дар платформаи воқеии мултикоптерро ошкоро ҳамчун ҳадафи кори оянда нишон медиҳад.

Муҳаққиқ инчунин пешниҳод мекунад, ки дар оянда рӯйи:

• пойгоҳи васеътари тасвирҳои релеф,
• усулҳои иловагии шинохт,
• ҳамгироии маълумоти сенсорҳои гуногуни onboard,
• online adaptation,
• self-learning mechanisms

кор карда шавад.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот

• Мушкилоти навигатсияи бе GNSS-ро на ҳамчун як вазифаи ягонаи мувофиқсозии тасвир, балки дар дохили меъмории пурраи система баррасӣ мекунад.
• Равиши равшани муаррифиро пешниҳод мекунад, ки тасвирҳои релефро ба сигналҳои сохтории 1Б, ки аз ҷиҳати ҳисоббарорӣ содатаранд, табдил медиҳад.
• Ба ҷойи як усули шинохти собит, ғояи интихоби усулро вобаста ба шароити мушоҳида истифода мебарад.
• Мувофиқати усулро аз рӯйи зиёда аз як меъёр арзёбӣ мекунад.
• Дар баробари интихоби усул, варианти weighted ensemble-ро низ таъриф мекунад.
• Мантиқи навигатсиониро пешниҳод мекунад, ки бо истифода аз тартиби нуқтаҳои назоратии масир кӯшиш мекунад мутобиқатҳои нодурусти аз сабаби шабоҳати визуалии релеф ба вуҷудомадаро кам кунад.
• Ба таври ададӣ нишон медиҳад, ки дар намунаҳои релеф ҳангоми дур шудан аз истинод масофаи шинохт зиёд мешавад.

Маҳдудиятҳои асосии методологӣ

• Озмоиши парвози физикии мултикоптер вуҷуд надорад.
• Озмоиши воқеии end-to-end навигатсия бо қатъи GNSS вуҷуд надорад.
• Муқоисаи таҷрибавии тамоми ҳавзаи шашусулӣ анҷом дода нашудааст; натиҷаҳои асосӣ ба WT ва FT тааллуқ доранд.
• Формулаҳои C1–C4 дар ин мақола дода нашудаанд.
• Меъёрҳои нормализатсияшуда ва арзишҳои ниҳоии \(\Phi\) гузориш нашудаанд.
• Муносибати шакли ҳисобкунии вазнҳо байни Муодилаи (6) ва Ҷадвали 4 шарҳ дода нашудааст.
• Барои бозҳисобкунии “Convolution” дар Ҷадвали 5 ҳамаи арзишҳои миёнарав пешниҳод нашудаанд.
• Accuracy, precision, recall ё localization RMSE гузориш нашудааст.
• Андозаи маҷмӯи тасвир/маълумоти озмоишӣ ва шумораи такрорҳои мустақил муфассал дода нашудааст.
• Runtime, FPS, хотира ва истеъмоли қувва дар протсессори воқеӣ чен нашудааст.
• Гарчанде IMU ва барометр дар меъмории Шакли 1 мавҷуданд, дар таҷрибаи ҷорӣ натиҷаи sensor fusion дода нашудааст.
• Тартиби пешкоркарди тасвир байни матн ва шаклҳо комилан якхела нест.
• Истинодҳои 2024a/2024b/2024c дар матни асосӣ бо солҳо/тамғаҳои сабтҳои рӯйхати адабиёт пурра мувофиқат намекунанд.
• Тасвирҳои таҷрибавӣ дар як бахш аз симулятсияҳои парвоз ва дар бахши дигар ҳамчун тасвирҳои воқеии масир тавсиф шудаанд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Номи пурраи асари аслӣ: Adaptive terrain-referenced vision system for autonomous multicopter navigation

Муаллиф: Vagif Aliyev.

Шумораи муаллифон: Як.

Муаллифи масъул: Азбаски мақола як муаллиф дорад, маълумоти иртиботӣ барои Vagif Aliyev дода шудааст.

ORCID: 0009-0000-5073-9573.

Муассиса: Institute of Mathematics, B. Vahabzade str. 68, AZ1141 Baku, Azerbaijan.

Маҷалла: Problems of Information Technology.

Маълумоти библиографӣ: Problems of Information Technology (2026), Volume 17, Issue 2, pages 45–55.

DOI:10.25045/jpit.v17.i2.05

Пайванди расмии нашр:Problems of Information Technology – сабти расмии мақола

Навъи манбаъ ва вазъи арзёбӣ: Мақолаи таҳқиқотӣ мебошад, ки дар маҷаллаи Problems of Information Technology нашр шудааст. Маҷалла дар сомонаи расмии худ ҳамчун “refereed international journal” тавсиф мешавад.

Санаи қабул барои баррасӣ: 1 июни 2026.

Санаи бознигарӣ: 2 июли 2026.

Санаи қабул: 2 июли 2026.

Соли нашр: 2026. Дар матни мақолаи баррасишуда рӯзи дақиқи нашри онлайн алоҳида навишта нашудааст.

Литсензия: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).

Платформаи нашри муассисавӣ: Дар footer-и сомонаи маҷалла Institute of Information Technology нишон дода шудааст.

Маблағгузорӣ: Дар мақолаи баррасишуда funding statement-и алоҳида вуҷуд надорад.

Дастрасии маълумот: Дар мақолаи баррасишуда data availability statement-и алоҳида вуҷуд надорад.

Ихтилофи манфиатҳо: Дар мақолаи баррасишуда conflicts-of-interest statement-и алоҳида вуҷуд надорад.

Ташаккур: Муаллиф ба Prof. Ramin R. Rzayev, роҳбари лабораторияи “Application of AI Methods in Control” дар Institute of Mathematics, барои роҳнамоии илмӣ, дастгирии методологӣ ва муҳокимаҳо ташаккур мегӯяд.

Доираи илмӣ: Таҳқиқот onboard vision architecture-ро пешниҳод мекунад, ки тасвири релефро ба шакли муаррифии якченакаи structural-signal табдил дода, усулҳои шинохтро тавассути чор adequacy criterion динамикӣ интихоб/вазнгузорӣ мекунад. Ҳадаф ҷойгиркунии визуалии нуқтаҳои назоратии масир дар шароите мебошад, ки маълумоти GNSS қисман ё пурра дастнорас аст ва интиқоли ин иттилоот ба ҳалқаи навигатсия/идоракунии парвоз.

Доираи санҷиш: Натиҷаҳои мавҷуда асосан қабати structural-signal terrain-recognition-ро тасдиқ мекунанд. Занҷири пурраи terrain recognition → checkpoint localization → trajectory reconstruction → physical flight correction дар платформаи воқеии мултикоптер таҷрибавӣ тасдиқ нашудааст.

Доираи усулҳои шинохт: Маҷмӯи назариявии усулҳо AM, DM, DTW, DDTW, FT ва WT-ро дар бар мегирад. Дар ҷадвалҳои мавҷудаи adequacy-и таҷрибавӣ танҳо WT ва FT муқоиса шудаанд.

Ҳади формулаҳои adequacy: Формулаҳои муфассали меъёрҳои C1–C4 дар ин мақола дода нашуда, ба таҳқиқоти пешина истинод шудаанд. Аз ин рӯ модули adequacy-ро танҳо аз ин мақола пурра аз нав татбиқ кардан мумкин нест.

Мушкилоти пайгирии истинод: Дар матни асосӣ истинодҳои Rzayev et al. 2024a, 2024b ва 2024c истифода мешаванд; дар рӯйхати адабиёт бошад ду сабти дахлдор 2025a/2025b ва таҳқиқоти adequacy ҳамчун як сабти 2024 дида мешаванд. Аз ин рӯ мутобиқсозии дақиқи тамғаҳои a/b/c дар матн бо рӯйхати адабиёт равшан нест.

Ёддошти тартиби амалиёт: Тавсифи матнии усул табдили RGB→grayscale-ро пеш аз сегментатсия медиҳад, дар ҳоле ки Шакли 1 ва Шакли 2 сегментатсияро пеш аз табдил ба оҳанги хокистарӣ нишон медиҳанд. Манбаъ тартиби дақиқро алоҳида шарҳ надодааст.

Номувофиқии вазнгузорӣ: Муодилаи (6) вазнҳои \(w_k\)-ро тавассути \((\Phi_k+\varepsilon)^{-1}\) муайян мекунад. Вазнҳои WT/FT дар Ҷадвали 4 бошад аз ҷиҳати арифметикӣ бо нормализатсияи мустақими коэффисиентҳои sensitivity-и Ҷадвали 3 байни ду усул ба даст меоянд. Масалан, \(3,6324/(3,6324+2,8306)=0,56203\). Манбаъ шарҳ намедиҳад, ки ин ду таърифи вазн чӣ гуна бо ҳам созгор карда шудаанд.

Ҳади integral adequacy: Дар Муодилаи (3) гуфта мешавад, ки арзишҳои \(C_{ik}\) бояд нормализатсияшуда бошанд. Аммо арзишҳои нормализатсияшудаи C ва холҳои ниҳоии \(\Phi_k\)-и усулҳо гузориш нашудаанд.

Ҳади миқёси масофа: Манбаъ қайд мекунад, ки масофаҳои истеҳсолшуда аз ҷониби recognition methods-и гуногун бояд пеш аз муттаҳидсозии вазндор нормализатсия шаванд. Аз ин рӯ танҳо хурдтар будани арзишҳои FT дар Ҷадвали 5 нисбат ба WT ҳамчун recognition accuracy-и баландтар тафсир нашудааст.

Ёддошти “Convolution”: Ҷадвали 5 усули сеюмро “Convolution” меномад, матн бошад истилоҳи “adaptive additive convolution”-ро истифода мебарад. Амалиёти дақиқи математикӣ дар бахши усул ҷамъбасти вазндори масофаҳо мебошад. Дақиқ нишон дода нашудааст, ки натиҷаҳои Ҷадвали 5 бо кадом пайдарпайии вазн/нормализатсия истеҳсол шудаанд.

Ҳади Accuracy: Мақола мегӯяд, ки adaptive weighting robustness ва recognition accuracy-ро беҳтар мекунад; аммо фоизи accuracy, confusion matrix, precision, recall, checkpoint localization error ё navigation RMSE пешниҳод намекунад. Аз ин рӯ дар муҳтавои Verianla афзоиши ададии дурустӣ ихтироъ нашудааст.

Ёддошти манбаи тасвир: Оғози бахши Experimental Results тасвирҳоро ҳамчун аз previous multicopter flight simulations гирифташуда тавсиф мекунад. Қисми баъдӣ дар ҳамин санҷиш ибораи “real images of the Earth's surface obtained along the multicopter's flight path”-ро истифода мебарад. Азбаски таҳқиқот санҷиши платформаи воқеиро ҳамчун кори оянда мегузорад, натиҷаҳои мавҷуда ҳамчун physical GNSS-denied flight test арзёбӣ нашудаанд.

Ҳади вақти ҳақиқӣ: Мақола контексти limited onboard computational resources-ро таъкид мекунад; аммо модели протсессор, вақти иҷро, FPS, хотира ё benchmark-и истеъмоли қувва дода нашудааст.

Ҳади ҳамгироии сенсорҳо: Дар Conceptual architecture камера, IMU ва барометр нишон дода шудаанд. Натиҷаҳои таҷрибавии ҷорӣ бошад ба structural terrain-image recognition тамаркуз мекунанд; performance-и IMU/barometer fusion гузориш нашудааст.

Ҳади Flight-control: Хатоҳои навигатсионии \(\Delta x\), \(\Delta y\) ва \(\Delta z\) муайян шуда ва интиқоли онҳо ба flight-control circuit пешниҳод шудааст. Қонуни мушаххаси flight-control, actuator dynamics, closed-loop stability analysis ё натиҷаи воқеии trajectory tracking дода нашудааст.

Кори оянда: Муаллиф пойгоҳи васеътари landscape-image, recognition methods-и иловагӣ, ҳамгироии different onboard sensors, санҷиши таҷрибавӣ дар платформаи воқеии multicopter ва online adaptation/self-learning mechanisms-ро ҳамчун кори оянда нишон медиҳад.

Усул, муодилаҳо, арзишҳои шинохти релеф, меъморӣ ва маҳдудиятҳо дар ин муҳтавои Verianla ба таҳқиқоти баррасишуда асос ёфтаанд. Манбаъҳои беруна танҳо барои тасдиқи ҳувияти нашр ва вазъи расмии маҷалла истифода шудаанд.