Ushbu tadqiqot shamol turbinasi ishlashda davom etayotgan paytda uning qanotlarini tekshirish maqsadida uch xil vazifaga ajratilgan uchuvchisiz havo apparatlaridan tashkil topgan arxitekturani taklif qiladi. Birinchi İHA turbinani to‘liq holda uzoqdan kuzatib, qanotlarning burchagini, aylanish tezligini va jismoniy identifikatorini kuzatadi. Ikkinchi İHA turbinaga yuqoridan qarab, qanotlarning rotor tekisligidan tashqariga chiqadigan flapwise og‘ishini o‘lchaydi. Uchinchi İHA esa yaqin masofadan yuqori aniqlikdagi sirt tasvirlarini yig‘adi va rotor tekisligi ichidagi edgewise og‘ishni baholaydi. Yer stansiyasi barcha İHAlardan keladigan ma’lumotlarni moslashtiradi, ularni to‘g‘ri qanot identifikatori bilan bog‘laydi va tekshiruv ma’lumotlar bazasida birlashtiradi.

Arxitekturaning asosiy kompyuter ko‘rish qismlari rotor diametri 2,2 metr bo‘lgan uch o‘lchamli bosib chiqarilgan shamol turbinasi modelida sinovdan o‘tkazilgan. Turbina 8, 15 va 30 ayl/min tezliklarda aylantirilgan; YOLOv8n, ByteTrack, burchakli harakat prognozi va Kalman filtrini birlashtirgan qanot kuzatuv usuli standart ByteTrack chiqishi bilan taqqoslangan. Standart kuzatuv tizimi 8 ayl/min da 96, 15 ayl/min da 272 va 30 ayl/min da 530 ta identifikator almashinuvi hosil qilgan, taklif etilgan prognozga asoslangan usul esa uch tajribaning barchasida identifikator almashinuvi nol bo‘lganini bildirgan.

Qanot og‘ishi tajribasi uchun 8 va 15 daraja egilgan ikkita qanot modeli tayyorlangan. Har bir qanot 8, 15 va 30 ayl/min tezliklarda bir daqiqadan yozib olingan. Tizim qanot maskasini ajratgandan so‘ng skeletlashtirish va egri chiziq moslashtirishni qo‘llagan; qanot ildizi bilan uch qismidagi urinmalarning burchak farqidan flapwise og‘ishni hisoblagan. O‘lchovlar umuman olganda modellashtirilgan burchaklarga yaqin qolgan, eng katta og‘ishlar 30 ayl/min tezlikda kuzatilgan. Tadqiqotchilar buni yuqori tezlikda har bir qanot o‘tishi kamroq video kadrlari bilan ifodalanishi bilan izohlagan.

Nvidia Jetson Orin NX platformasida o‘tkazilgan o‘lchovlarda qanotni kuzatish va identifikatsiyalash liniyasi o‘rtacha 10,1 W, flapwise og‘ish liniyasi 6,4 W va edgewise og‘ish liniyasi taxminan 7 W quvvat iste’mol qilgan. Bu qiymatlar faqat o‘rnatilgan hisoblash platformasining yukini ifodalaydi; İHA motorlari, parvoz boshqaruvi, aloqa va og‘ir kamera tizimining umumiy energiya iste’moli o‘lchanmagan.

Turkiya nuqtai nazaridan: Taklif etilgan yondashuv Turkiyadagi quruqlik va dengiz usti shamol energetikasi obyektlarida turbina to‘xtashini kamaytirishga qaratilgan tadqiqotlar, davriy qanot tekshiruvi va dinamik qanot deformatsiyasini kuzatish uchun ahamiyatlidir. Turkiyada qo‘llashdan oldin tizim haqiqiy o‘lchamdagi turbinalarda, turli qanot uzunliklarida, o‘zgaruvchan shamol tezliklarida, quyosh yaltirashi va murakkab fonlarda, uzoq muddatli parvozlarda hamda xavfsiz İHA–turbina masofalari sharoitida tasdiqlanishi kerak. Shuningdek, yer stansiyasi aloqasi, aloqa uzilishi holatidagi xatti-harakat, tasvir vaqtini sinxronlashtirish va favqulodda uzoqlashish tartiblari haqiqiy dala sharoitida sinovdan o‘tkazilishi lozim. Laboratoriya natijalaridan tizim Turkiyadagi turbinalarda xavfsiz ishlaydi, ishlab chiqarish yo‘qotilishini ma’lum foizga kamaytiradi yoki barcha sirt nuqsonlarini aniqlaydi degan xulosa bevosita chiqarib bo‘lmaydi.

Tadqiqot hal qilmoqchi bo‘lgan muammo nima?

Shamol turbinasi qanotlari yomg‘ir, zarrachalar urilishi, atrof-muhit ifloslanishi, konstruktiv yuklar va uzoq muddatli ishlash sababli sirt va shakl o‘zgarishlariga uchrashi mumkin. Qanotlarni muntazam tekshirish shikastlanish rivojlanishidan oldin muammolarni aniqlash uchun muhimdir. Biroq an’anaviy arqon orqali kirish yoki yerdan uzoq fokusli kamera bilan tekshirish usullari kirish imkoniyati, vaqt va inson mehnati nuqtai nazaridan cheklangan.

Bitta İHA ishlatiladigan tekshiruvlar bu cheklovlarning bir qismini kamaytirishi mumkin. Shunga qaramay, bitta İHAnning bir vaqtning o‘zida butun turbinani kuzatishi, har bir qanotni jismoniy identifikatori bilan kuzatib borishi, yaqin masofadan batafsil sirt tasvirlarini yig‘ishi va qanotning turli yo‘nalishlardagi og‘ishlarini o‘lchashi qiyin.

Yaqin masofaga kelgan İHA yuqori aniqlikdagi tasvir olishi mumkin, biroq butun rotor holatini ko‘rmasligi mumkin. Uzoqdagi İHA esa butun rotorni kuzatishi mumkin, lekin kichik sirt shikastlanishlari uchun zarur fazoviy aniqlikni ta’minlamasligi mumkin. Bitta platformaning barcha vazifalarni ketma-ket bajarishi tekshiruv vaqtini va hisoblash yukini oshirishi mumkin.

Tadqiqot bu vazifalarni uchta ixtisoslashgan İHA o‘rtasida taqsimlab, qamrov, aniqlik va hisoblash quvvati o‘rtasidagi muvozanat muammosini kamaytirishga qaratilgan.

Nega turbina ishlayotgan paytda tekshirish maqsad qilingan?

Ko‘plab vizual tekshiruv usullari qanotlarni oldindan belgilangan holatda to‘xtatishga asoslanadi. To‘xtagan qanotlarni tasvirlash harakat xiralashuvi va vaqtni moslashtirish muammolarini kamaytiradi. Biroq turbinani to‘xtatish ishlab chiqarishni uzadi va aylanish paytida yuzaga keladigan qanot og‘ishi kabi dinamik xatti-harakatlarni kuzatishga to‘sqinlik qiladi.

Ishlayotgan turbinani tekshirish esa ko‘rish burchagining tez o‘zgarishi, harakat xiralashuvi, qanotlarning minora ortida vaqtincha yo‘qolishi, quyosh yaltirashi, osmon bilan rang o‘xshashligi va kamerani aniq vaqtida ishga tushirish kabi yangi qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. Taklif etilgan arxitektura bu qiyinchiliklarni markaziy yer stansiyasi va vazifalari ajratilgan İHAlarning muvofiqlashtirilishi orqali hal qiladi.

Tizim qaysi uch qatlamdan tashkil topgan?

Tadqiqotning 16-sahifasidagi 1-rasm arxitekturani jismoniy, qayta ishlash va boshqaruv qatlamlariga ajratadi.

1-rasmdagi joylashuv chizmasida global ko‘rish İHA turbina uzoqligida sobit nuqtada turadi. Yuqoridan ko‘rish İHA nacelle ustida, rotorga yuqoridan qaraydigan holatda joylashtiriladi. Yaqin ko‘rish İHA avval butun qanotni kadrlaydigan o‘lchov nuqtasiga, so‘ng qanot sirtini bo‘limma-bo‘lim tasvirlaydigan yaqin tekshiruv yo‘nalishiga o‘tadi.

Global ko‘rish İHAsining vazifasi nima?

\(D_{\text{global}}\) deb ataluvchi global ko‘rish İHA turbinaning to‘liq tasvirini oladigan keng burchakli kamera olib yuradi. Taklif etilgan geometriyada rotorning kamida uch qanot radiusi uzoqligida xavfsiz nuqtada turishi ko‘zda tutilgan.

Bu İHAnning asosiy chiqishi turbina holat vektoridir:

\[ x=[t_0,\omega,\theta_1,\theta_2,\theta_3] \]

• \(t_0\), o‘lchovning vaqt tamg‘asidir.
• \(\omega\), rotorning burchak tezligidir.
• \(\theta_1,\theta_2,\theta_3\), uchta jismoniy qanotning burchak holatlaridir.

Bu ma’lumot yer stansiyasiga yuboriladi va boshqa İHAlar kamerasini qachon ishga tushirishini hisoblash uchun ishlatiladi. Shu tariqa tarmoq kechikishiga sezgir bo‘lgan real vaqt “hozir suratga ol” buyrug‘i o‘rniga, kelajakdagi qanot o‘tish vaqtlari har bir İHAning o‘zida oldindan hisoblanishi mumkin.

Qanot maskalari va rotor markazi qanday hisoblanadi?

17-sahifadagi 3-rasm xom video tasviri to‘rtta asosiy jarayondan o‘tishini ko‘rsatadi:

1. Qanotlarni instansiya asosida tasvir segmentatsiyasi
2. Rotor markazi yoki hub markazini hisoblash
3. Dastlabki kuzatuv identifikatorlarini hosil qilish
4. Burchakni prognoz qilish va doimiy jismoniy identifikatorlarni tayinlash

YOLOv8n segmentatsiya modeli har bir ko‘rinadigan qanot uchun piksel darajasidagi maska hosil qiladi. Har bir maska bo‘ylab o‘q moslashtiriladi va uchta o‘q kesishmasidan rotor markazining tasvirdagi joylashuvi hisoblanadi. Rotor markazi İHA shamol yoki tebranish sababli kichik harakatlar qilgan holatda burchak o‘lchovlari uchun dinamik etalon nuqta vazifasini bajaradi.

Nega standart kuzatuv identifikatorlari yetarli emas?

ByteTrack hosil qilgan dastlabki identifikatorlar tasvirdagi vaqtinchalik obyekt izlarini ifodalaydi. Qanot minora ortida yo‘qolganda, maska qisqa vaqt buzilganda yoki qanot qayta ko‘ringanda kuzatuv tizimi ayni jismoniy qanotga yangi identifikator berishi mumkin.

Bu holat ko‘p İHAli tekshiruvda jiddiy ma’lumot bog‘lash muammosini keltirib chiqaradi. Yaqin ko‘rish İHA topgan sirt shikastlanishi yoki yuqoridan ko‘rish İHA o‘lchagan og‘ish qaysi jismoniy qanotga tegishli ekani ma’lum bo‘lishi kerak. Shu sababli tadqiqot vaqtinchalik kuzatuv identifikatorlarini \(B_1\), \(B_2\) va \(B_3\) ko‘rinishidagi doimiy jismoniy qanot identifikatorlariga aylantiradi.

Doimiy qanot identifikatori qanday saqlanadi?

Har bir qanot burchagi va burchak tezligi mavjud harakat holati sifatida modellashtiriladi. Diskret Kalman filtri avval qanotning keyingi kadrdagi burchagini prognoz qiladi. Yangi tasvir o‘lchovlari kelganda prognoz qilingan burchaklar bilan kuzatilgan burchaklar orasidagi farq hisoblanadi.

Algoritm eng kichik burchak nomuvofiqligiga ega prognoz–kuzatuv juftlarini birinchi bo‘lib moslashtiradi. Mos tushgan qanot holatlari yangi o‘lchov bilan yangilanadi. Qanot vaqtincha ko‘rinmay qolsa, prognoz qilingan holat saqlanadi. Faol kuzatuvlar soni uchtadan kam bo‘lsa, mos kelmagan yangi kuzatuvlardan yangi jismoniy qanot izi yaratilishi mumkin.

Algoritmning besh bosqichi quyidagicha:

1. Oldingi holatdan yangi burchaklarni prognoz qilish
2. Kuzatuvlar bilan prognozlarni burchak masofasiga ko‘ra moslashtirish
3. Mos tushgan izlarni Kalman filtri bilan yangilash
4. Yetishmayotgan izlarni prognoz bilan davom ettirish yoki yangi izni qayd etish
5. Barcha qanotlardan turbina holat vektorini hosil qilish

Yuqoridan ko‘rish İHA nimani o‘lchaydi?

\(D_{\text{top}}\) deb ataluvchi İHA turbina nacelle qismi ustida joylashadi va kamerasini pastga qaratadi. Tadqiqotda bu İHA nacelle ustida kamida \(1{,}5\,r_{\text{blade}}\) masofada va gorizontal yo‘nalishda taxminan \(0{,}5\,r_{\text{blade}}\) siljigan holda turishi taklif qilinadi.

Bu ko‘rish burchagi qanotning rotor tekisligidan tashqariga yo‘nalgan flapwise egilishini o‘lchash uchun ishlatiladi. Edgewise va flapwise og‘ishlar orasidagi farq 17-sahifadagi 4-rasmda ko‘rsatilgan:

• Edgewise og‘ish: Qanotning rotor tekisligi ichidagi egilishi.
• Flapwise og‘ish: Qanotning rotor tekisligiga perpendikulyar yo‘nalishdagi egilishi.

Kelajakdagi tasvir olish vaqti qanday hisoblanadi?

Yer stansiyasidan olingan turbina holat vektori yordamida har bir qanot maqsad burchakka keladigan kelajak vaqtlar hisoblanadi:

\[ t_{i,n}=t_0+ \frac{ (\theta_{\text{target}}-\theta_i)\bmod 2\pi+2\pi n }{\omega}, \qquad n=0,\ldots,k-1 \]

• \(t_{i,n}\), \(i\)-raqamli qanotning maqsad holatga kelishining taxminiy vaqtidir.
• \(\theta_{\text{target}}\), kamera tasvir olish uchun tanlagan rotor burchagidir.
• \(\omega\), rotorning burchak tezligidir.
• \(n\), nechta to‘liq aylanishdan keyingi o‘tish hisoblanayotganini ko‘rsatadi.

Bitta vaqt nuqtasi o‘rniga, trigger xatolarini kamaytirish uchun taxminiy vaqt atrofida tasvir olish oralig‘i yaratiladi:

\[ W_i= \left\{ \left( t_{i,n}-\frac{\tau}{2}, t_{i,n}+\frac{\tau}{2} \right) \;\middle|\; n=0,\ldots,k-1 \right\} \]

\(\tau\), tasvir olish vaqtidan oldin va keyin qo‘shiladigan jami vaqt zaxirasidir. Turbina tezligi o‘zgarganda global ko‘rish İHA yangi holat vektorini yuboradi va tasvir olish oraliqlari qayta hisoblanadi.

Flapwise og‘ish tasvirdan qanday olinadi?

Yuqoridan ko‘rish videosi uch bosqichli jarayondan o‘tkaziladi:

1. Dinamik fonni ayirish: Gaussian Mixture asosidagi usul bilan harakatlanuvchi qanot nisbatan sobit minora va atrofdan ajratiladi. Ochish va yopish kabi morfologik amallar maskani tozalaydi.
2. Skeletlashtirish va spline moslashtirish: Ikkilik qanot maskasi bir o‘lchamli markaz chizig‘iga kamaytiriladi va shovqinni kamaytirish uchun silliq egri moslashtiriladi.
3. Urinma asosidagi o‘lchov: Qanot ildizi va qanot uchidagi egri urinmalari hisoblanadi. Ikki urinma orasidagi burchak flapwise og‘ish sifatida olinadi.

20-sahifadagi 9-rasmda 15 daraja egilgan qanot uchun 15,07 darajalik namunaviy o‘lchov, tekis qanot uchun esa 0,28 darajalik namunaviy o‘lchov ko‘rsatiladi. Bular bitta tasvir misolidir va barcha tajribalarning o‘rtacha xatosini ifodalamaydi.

Yaqin ko‘rish İHAsining ikki vazifasi nima?

\(D_{\text{close}}\) ketma-ket ikki vazifani bajaradi. Avval butun qanotni yon tomondan tasvirlab edgewise og‘ishni o‘lchaydi, so‘ng rotorga yaqinlashib, qanot sirtini bo‘limma-bo‘lim yuqori aniqlikda tasvirlaydi.

Yaqin ko‘rish İHA edgewise og‘ish uchun qanot radiusining kamida 1,5 baravar uzoqligida turadi va butun qanotni kadrlaydi. Keyin sirt tekshiruvi uchun qanot ildiziga yaqin boshlang‘ich nuqtaga o‘tadi va gorizontal ravishda qanot uchiga qarab harakatlanadi.

18-sahifadagi 6-rasm bu İHAnning kamera, tasvir sifati tahlili, kamera parametrini sozlash, mahalliy saqlash va edgewise og‘ish modullarini ko‘rsatadi.

Kamera masofasi va tasvirlanadigan qanot bo‘lagi qanday hisoblanadi?

Yaqin tasvirlarda maqsad qilingan yer namuna olish masofasi, ya’ni GSD yordamida kamera–rotor masofasi va bitta kadrda tasvirlanadigan qanot uzunligi hisoblanadi:

\[ y=\frac{Gf}{p} \]

\[ s=\frac{\mu y}{f} \]

• \(y\), kamera bilan rotor tekisligi orasidagi masofadir.
• \(G\), maqsad GSD qiymati bo‘lib, mm/piksel birligidadir.
• \(f\), obyektivning fokus masofasi bo‘lib, millimetrda.
• \(p\), kamera sensorining piksel oralig‘i bo‘lib, mm/piksel birligida.
• \(\mu\), sensorning jismoniy kengligidir.
• \(s\), bitta tasvirda qamrab olinadigan jismoniy qanot uzunligidir.

Butun qanotni qoplash uchun kerak bo‘ladigan eng kam tasvir soni taxminan:

\[ \left\lceil\frac{r_{\text{blade}}}{s}\right\rceil \]

ko‘rinishida hisoblanadi. Amaliy qo‘llashda tasvirlar orasida birlashtirish va xavfsiz ustma-ust tushish kerak bo‘lgani uchun faqat shu quyi chegara yetarli bo‘lmasligi mumkin.

Harakat xiralashuvi qanday cheklanadi?

Qanot uchining chiziqli tezligi rotorning burchak tezligi va qanot radiusi bilan ortadi. Ekspozitsiya davomida qanotning tasvir tekisligidagi harakati maqsad GSDdan oshmasligi uchun maksimal ekspozitsiya vaqti quyidagi shart bilan cheklanadi:

\[ t_{\text{exposure}}\leq \frac{G}{\omega r_{\text{blade}}} \]

Rotor tezligi ortgani sari ruxsat etilgan ekspozitsiya vaqti qisqaradi. Qisqa ekspozitsiya harakatni muzlatishi mumkin, lekin sensorga kamroq yorug‘lik tushishiga olib keladi. Shu sababli tizim ekspozitsiya, ISO va tasvir aniqligi o‘rtasida muvozanat topishga harakat qiladi.

Tasvir sifati tahlili qanday ishlaydi?

Yaqin ko‘rish İHA har bir qanot o‘tishida ketma-ket tasvirlar oladi va ularni İHAning o‘zida baholaydi. Tasvir sifati tahlili ikkita asosiy nazoratni qo‘llaydi:

• Harakat xiralashuvi: Laplasian dispersiyasi oldindan belgilangan aniqlik chegarasidan past bo‘lsa, tasvir xira deb qabul qilinadi.
• Ekspozitsiya: Gistogrammadagi piksellarning 5 foizdan ko‘pi 0 yoki 255 darajada to‘plansa, tasvir yetarlicha yoritilmagan yoki ortiqcha yoritilgan deb qabul qilinadi.

Noto‘g‘ri tasvirlar yer stansiyasiga yuborilmaydi va qanotning keyingi aylanishida ayni bo‘lim qayta suratga olinadi. Tasvir xira bo‘lsa, ekspozitsiya vaqti bir qadam kamaytirilib, ISO yuqori chegarasi oshiriladi. Tasvir qorong‘i, lekin xira bo‘lmasa, harakatni muzlatish sharti ruxsat bergan darajada ekspozitsiya vaqti oshiriladi. Apparat chegaralari sababli mos tasvir ishlab bo‘lmasa, yer stansiyasiga tasvir olishni vaqtincha to‘xtatish ogohlantirishi yuboriladi.

Bu sifat nazorati arxitekturaning bir qismi sifatida batafsil ta’riflangan bo‘lsa-da, tadqiqotda haqiqiy aylanayotgan turbina qanoti sirtidan yaqin masofada olingan tasvirlarning qabul–rad etish darajasi, aniqlik taqsimoti yoki nuqson aniqlash ko‘rsatkichi hisobot qilinmagan.

Nega aloqa ikki kanalga ajratilgan?

Taklif etilgan tizimda aloqa ikki xil maqsad uchun ajratilgan:

Har bir İHA ayni paytda mahalliy saqlashdan ham foydalanadi. Aloqa uzilsa, tasvirlar parvozdan keyin yer stansiyasiga uzatilishi mumkin. Biroq bu aloqa arxitekturasi haqiqiy İHA parvozida yoki paket yo‘qotilishi sharoitida sinovdan o‘tkazilmagan.

Tadqiqot ochiq ma’lumotlar to‘plamlarini qanday baholagan?

Tadqiqotchilar shamol turbinasi qanoti nuqsonlari uchun mavjud oltita ma’lumotlar to‘plamini ko‘rib chiqqan. Tadqiqot tasnifiga ko‘ra nuqsonlar; old qirra eroziyasi, yoriq va ajralish, qanotga biriktirilgan komponent shikasti, teshik, sirt ifloslanishi va boshqa shikastlangan hududlar sifatida oltita guruhga ajratilgan.

Tadqiqotchilar bu ma’lumotlar to‘plamlarining hech biri ishlayotgan turbina qanotlaridagi flapwise yoki edgewise og‘ishni bevosita qamrab olmasligini bildiradi. Taklif etilgan ko‘p İHA arxitekturasi bunday dinamik ma’lumotlarni yig‘ishga yordam berishi mumkinligi ta’kidlanadi.

Laboratoriya qurilmasi qanday?

19-sahifadagi 7-rasmda ko‘rsatilgan tajriba qurilmasi quyidagi komponentlardan tashkil topgan:

• Rotor diametri 2,2 metr bo‘lgan uch o‘lchamli bosib chiqarilgan turbina modeli
• Eng ko‘pi 30 ayl/min ta’minlaydigan 12 V doimiy tok reduktorli motor
• Global va yuqoridan ko‘rishni ifodalovchi ikkita Logitech C920 kamera
• Yaqin ko‘rishni ifodalovchi yuqori aniqlikdagi kamera
• İHA ustidagi hisoblash birligini ifodalovchi Nvidia Jetson Orin NX
• Yer stansiyasini ifodalovchi noutbuk

Veb-kameralar 1920 × 1080 piksel, soniyasiga 30 kadr va 78 daraja ko‘rish maydonida ishlatilgan. Bir kamera butun rotorni old tomondan, ikkinchi kamera esa nacelle ustidan pastga qarab tasvirlagan.

Bu qurilma İHAlarning turli ko‘rish nuqtalarini sobit kameralar bilan taqlid qiladi. Haqiqiy parvoz harakati, shamol, tebranish, joylashuv xatosi yoki İHAlararo to‘qnashuv xavfi tajribaga kiritilmagan.

Qanot identifikatorini kuzatishda qanday natijalar olingan?

Uchta bir daqiqalik video yozib olingan. Turbina bu videolarda mos ravishda 8, 15 va 30 ayl/min tezliklarda aylangan. Standart ByteTrack bilan taklif etilgan doimiy identifikator yondashuvi, jismoniy qanotga boshqa identifikator berilgan har bir hodisani sanash orqali taqqoslangan.

21-sahifadagi 10-rasm standart kuzatuvda tezlik oshgani sari identifikator almashinuvi ko‘payganini, taklif etilgan usulda esa uchta bir daqiqalik tajriba davomida identifikatorlar saqlanganini ko‘rsatadi.

Bu natija laboratoriya muhitidagi uch video uchun kuchlidir. Biroq turli fonlarda, haqiqiy turbina o‘lchamida, İHA kamerasi harakat qiladigan sharoitda yoki uzoq muddatli parvozlarda ayni nol xato darajasi saqlanishini ko‘rsatmaydi.

Qanot og‘ishi tajribasi qanday o‘tkazilgan?

Asl qanot modelidan alohida ravishda 8 va 15 daraja egilgan ikkita qanot ishlab chiqarilgan. Har tajribada bitta egilgan va ikkita tekis qanot ishlatilgan. Har bir egilish darajasi 8, 15 va 30 ayl/min tezliklarda bir daqiqadan yozilgan; jami oltita og‘ish tajribasi bajarilgan.

21-sahifadagi 11-rasmda o‘lchangan og‘ish qiymatlari ma’lum 8 va 15 darajalik etalon chiziqlar bilan taqqoslanadi. Qiymatlar umuman to‘g‘ri egilish darajalari atrofida qolgan. Eng yuqori tezlik 30 ayl/min da o‘lchov og‘ishi va tebranish oshgan.

Tadqiqotchilar yuqori tezlikda qanot kamera ko‘rish maydonidan qisqaroq vaqtda o‘tganligi sababli har bir o‘tishda kamroq kadr olinishi mumkinligini bildiradi. Yuqori kadr tezlikli kamera yoki ko‘proq aylanishlar bo‘yicha o‘rtacha olish yechim sifatida taklif etiladi.

Tadqiqot egri chiziqlardan hisoblangan o‘rtacha mutlaq burchak xatosi, standart og‘ish yoki ishonch oralig‘ini bermagan. Shu sababli ikki og‘ish usuli uchun yagona umumiy aniqlik foizini chiqarib bo‘lmaydi.

Edgewise og‘ish alohida tasdiqlanganmi?

Yo‘q. Tadqiqotchilar edgewise og‘ish liniyasi harakatga asoslangan fonni ayirish o‘rniga YOLOv8n maskasidan foydalanishidan tashqari, flapwise usuli bilan bir xil skeletlashtirish va burchak hisoblash bosqichlarini qo‘llashini bildiradi.

Edgewise qayta ishlash liniyasining quvvat iste’moli o‘lchangan, biroq ma’lum edgewise egilish burchaklari bilan alohida o‘lchov aniqligi tajribasi o‘tkazilmagan. Shu sababli tadqiqotning kuchli eksperimental dalili flapwise og‘ish o‘lchoviga tegishlidir.

O‘rnatilgan hisoblash platformasining quvvat iste’moli qanday?

Jetson Orin NX 25 W maksimal quvvat rejimida ishlatilgan. Har bir qayta ishlash liniyasi besh marta sinovdan o‘tkazilgan; har bir ishga tushirish 175 soniya davom etgan. Birinchi 30 soniya bekor turish, keyingi 145 soniya esa faol hisoblash davri sifatida ishlatilgan. Quvvat Jetsonning quvvat manbai bilan qurilma orasiga ulangan raqamli multimetre yordamida o‘lchangan.

Qanot kuzatuv liniyasida YOLOv8n segmentatsiyasi sababli GPU ishlatilishi sezilarli oshgan, CPU ishlatilishi esa pastroq darajada qolgan. Flapwise og‘ish liniyasi asosan klassik tasvir qayta ishlashdan foydalanganligi uchun GPU yuki past bo‘lib, CPU ishlatilishi taxminan 25–30 foiz darajada qolgan.

Edgewise og‘ish tajribasida turbina 8 ayl/min tezlikda ishlatilgan va har 2,5 soniyada o‘tadigan qanot uchun beshta tasvirdan iborat seriya qayta ishlangan. YOLO chiqarimi faqat qanot o‘tishlari paytida ishlaganligi sababli quvvat iste’moli muntazam oralig‘larda ko‘tarilib-pasaygan.

Bu quvvat qiymatlari İHAnning umumiy energiya byudjeti emas. Propellerlar, parvoz motorlari, og‘ir kamera, gimbal, radar, aloqa va batareya konversiya yo‘qotishlari hisobga olinmagan. Natijalar faqat tasvir qayta ishlash modullari Jetson Orin NXda ishlatilishi mumkinligini qo‘llab-quvvatlaydi.

Tadqiqotning kuchli tomonlari nimalar?

• Bitta İHA duch keladigan qamrov va aniqlik muvozanatini vazifalarni taqsimlash orqali hal qiladi.
• Qanotlarning jismoniy identifikatorini turli ko‘rish nuqtalaridan kelgan natijalar bo‘ylab saqlashga e’tibor qaratadi.
• Tasvir olish vaqtini tarmoq orqali real vaqt buyruq berish o‘rniga İHAning o‘zida oldindan hisoblaydi.
• Sirt tasvirlashdan tashqari ishlayotgan qanotdagi flapwise va edgewise og‘ishni arxitekturaga kiritadi.
• Tasvir aniqligi, ekspozitsiya, GSD va rotor tezligi orasidagi munosabatni tizim dizayniga qo‘shadi.
• Laboratoriya miqyosidagi fizik turbina ishlatilgan.
• Kuzatuv usuli standart ByteTrack chiqishi bilan sonli taqqoslangan.
• Turli rotor tezliklari va ma’lum ikki egilish burchagi ishlatilgan.
• CPU, GPU va quvvat iste’moli tashqi o‘lchov qurilmasi bilan tekshirilgan.
• Turbina modeli, ayrim apparat ma’lumotlari va boshqaruv skriptlari ulashilgan.

Tadqiqotning asosiy cheklovlari nimalar?

• To‘liq ko‘p İHA tizimi amalga oshirilmagan; İHA ko‘rishlari sobit kameralar bilan ifodalangan.
• Haqiqiy o‘lchamdagi yoki elektr ishlab chiqaradigan shamol turbinasida tajriba o‘tkazilmagan.
• Shamol, yog‘ingarchilik, quyosh yaltirashi, tuman, tebranish va o‘zgaruvchan fon sharoitlari sinovdan o‘tkazilmagan.
• İHA joylashuvi, parvoz yo‘nalishi va turbina atrofidagi xavfsizlik boshqaruvi tadqiqot doirasidan tashqarida qoldirilgan.
• Past o‘tkazuvchanlikli boshqaruv va yuqori o‘tkazuvchanlikli tasvir aloqalari haqiqiy parvozda sinovdan o‘tkazilmagan.
• Aloqa uzilishi, paket kechikishi yoki vaqt sinxronizatsiyasi xatolari uchun o‘lchov berilmagan.
• Yaqin ko‘rish İHAnning harakatlanuvchi qanotdan yuqori aniqlikdagi sirt tasvirlarini yig‘ishi eksperimental baholanmagan.
• Tasvir sifati tahlilining qabul va rad etish muvaffaqiyati o‘lchanmagan.
• Yoriq, eroziya, teshik yoki sirt ifloslanishi kabi nuqsonlarni aniqlash algoritmi qo‘llanmagan.
• Edgewise og‘ish aniqligi ma’lum egilish burchaklari bilan alohida sinovdan o‘tkazilmagan.
• Kuzatuv baholashi faqat uchta bir daqiqalik videoga asoslangan.
• Og‘ish natijalari uchun o‘rtacha xato, standart og‘ish va ishonch oralig‘i berilmagan.
• Quvvat o‘lchovlari parvoz motorlari energiya iste’molini o‘z ichiga olmaydi.
• Uzoq muddatli batareya chidamliligi va ko‘p İHA vazifa davomiyligi hisoblanmagan.
• Tadqiqot hakamlik baholashidan o‘tmagan.

Tadqiqot nimani qo‘llab-quvvatlaydi?

• YOLOv8n, ByteTrack, burchak prognozi va Kalman filtri kombinatsiyasi laboratoriya videolarida doimiy qanot identifikatorlarini saqlay olgan.
• Taklif etilgan kuzatuv usuli sinovdan o‘tkazilgan uch tezlikda standart ByteTrackdan kamroq identifikator almashinuvi hosil qilgan.
• Yuqoridan olingan tasvirlardan skelet va urinma asosidagi flapwise og‘ish o‘lchovi aylanayotgan model turbinasida qo‘llanilgan.
• 8 va 15 daraja egilgan qanotlar uch xil rotor tezligida bir-biridan ajratila olgan.
• Uchta asosiy tasvir qayta ishlash liniyasi Jetson Orin NXning 25 W hisoblash chegarasi ichida ishlagan.
• Turli tekshiruv vazifalari alohida İHAlarga taqsimlangan integratsiyalashgan tizim arxitekturasi texnik jihatdan ta’riflangan.

Tadqiqot nimani isbotlamaydi?

• Uchta İHA haqiqiy shamol turbinasining atrofida xavfsiz va bir vaqtda ucha olishini isbotlamaydi.
• Turbina ishlab chiqarish davomida umuman to‘xtatilmasdan to‘liq tekshiruv muvaffaqiyatli yakunlanganini ko‘rsatmaydi.
• Butun qanot sirtining zarur GSD bilan tasvirlanganini isbotlamaydi.
• Yoriq, eroziya, delaminatsiya yoki boshqa sirt nuqsonlarini aniqlamaydi.
• Edgewise og‘ish o‘lchovining aniqligini eksperimental isbotlamaydi.
• 30 ayl/min laboratoriya modelining to‘liq o‘lchamdagi turbina aerodinamikasi yoki qanot uch tezligini to‘liq ifodalashini ko‘rsatmaydi.
• Nol identifikator almashinuvi haqiqiy dala tasvirlarida saqlanishini kafolatlamaydi.
• İHA parvoz vaqti yoki butun tizim energiya iste’moli yetarli ekanini ko‘rsatmaydi.
• Tekshiruvning iqtisodiy tejashini, to‘xtash vaqtini yoki texnik xizmat xarajatini o‘lchamaydi.
• Tizim xavfsizlik sertifikati yoki sanoat qabul mezonini qanoatlantirishini ko‘rsatmaydi.

Tadqiqot usuli va natijalari

Texnik usul xulosasi

Kuzatuv tajribasining tafsilotlari

Og‘ish tajribasining tafsilotlari

Quvvat o‘lchov qurilmasi

Rasmlarning asosiy xabarlari

• 1-rasm: Uch İHA turini, jismoniy–qayta ishlash–boshqaruv qatlamlarini va İHA joylashuvlarini ko‘rsatadi.
• 2-rasm: Global ko‘rish İHAsining kamera, mahalliy boshqaruvchi, kuzatuvchi, saqlash va yer stansiyasi aloqasini ko‘rsatadi.
• 3-rasm: Segmentatsiyadan rotor markazi va vaqtinchalik kuzatuvga, so‘ng doimiy identifikator tayinlashgacha bo‘lgan ma’lumot oqimini ko‘rsatadi.
• 4-rasm: Edgewise va flapwise qanot og‘ishining geometrik farqini ko‘rsatadi.
• 5-rasm: Yuqoridan ko‘rish İHAsining flapwise og‘ish o‘lchov modullarini ko‘rsatadi.
• 6-rasm: Yaqin ko‘rish İHAsining tasvir sifati nazoratini, edgewise o‘lchovini va qanot bo‘ylab harakat yo‘nalishini ko‘rsatadi.
• 7-rasm: Sobit kameralar, model turbina, Jetson va noutbukdan tashkil topgan laboratoriya qurilmasini ko‘rsatadi.
• 8-rasm: Qanotlarga tayinlangan doimiy rangli identifikatorlarni va kuzatuv ma’lumotlaridan qayta tiklangan rotor holatini ko‘rsatadi.
• 9-rasm: Egilgan va tekis qanotda urinma asosidagi og‘ish o‘lchovini ko‘rsatadi.
• 10-rasm: ByteTrack identifikator almashinuvi tezlik bilan oshganini, prognozga asoslangan kuzatuvda uch tajribada nol bo‘lganini ko‘rsatadi.
• 11-rasm: 8 va 15 darajalik qanotlarda turli aylanish tezliklarida o‘lchangan flapwise og‘ishlarni ko‘rsatadi.
• 12-rasm: Uch qayta ishlash liniyasining Jetson Orin NXdagi CPU, GPU va quvvat iste’molini ko‘rsatadi.

Dalil darajasiga ko‘ra komponentlarning holati

Manba va usul haqida izoh

Tadqiqotning to‘liq asl nomi: In-Service Wind Turbine Blade Inspection: A Multi-UAV Architecture

Mualliflar: Mario Leopold, Farzad Tashtarian va Klaus Schöffmann.

Mualliflar tartibi: Mario Leopold birinchi, Farzad Tashtarian ikkinchi va Klaus Schöffmann uchinchi muallifdir.

Teng hissa haqida ma’lumot: Yuklangan versiyada teng hissa qo‘shgan mualliflar haqida ma’lumot mavjud emas.

Mas’ul muallif: Mario Leopold.

E-pochta: mario.leopold@aau.at

Institutsional aloqa: Institute of Information Technology, University of Klagenfurt, Klagenfurt, Austria.

ORCID ma’lumotlari:

• Mario Leopold: 0009-0003-1395-1665
• Farzad Tashtarian: 0000-0002-5584-6690
• Klaus Schöffmann: 0000-0002-9218-1704

DOI:10.2139/ssrn.7030621

Nashr platformasi: SSRN.

Rasmiy manba havolasi:SSRN tadqiqot yozuvi

Nashr yili: 2026.

Manba turi: Ko‘p İHA tizim arxitekturasi, kompyuter ko‘rish qo‘llanmasi va laboratoriya miqyosidagi eksperimental tekshiruv; preprint.

Hakamlik holati: Tadqiqot hakamlik baholashidan o‘tmagan.

Jurnal: Yuklangan versiyada ma’lum jurnal nomi berilmagan. “Preprint submitted to Elsevier” iborasi mavjud, biroq bu jurnal qabulining yoki yakuniy nashrning dalili emas.

Nashriyot: Yakuniy hakamlik nashri uchun nashriyot ma’lumoti mavjud emas.

Moliyalashtirish: Tadqiqot Avstriya Tadqiqotlarni Rag‘batlantirish Agentligi tomonidan DORBINE loyihasi doirasida qo‘llab-quvvatlangan.

DORBINE loyiha havolasi:DORBINE loyiha sahifasi

Laboratoriya turbinasi va boshqaruv manbalari:WindTurbineModel GitHub ombori

Ulashilgan material qamrovi: Omborda turbinaning uch o‘lchovli bosib chiqariladigan model fayllari, o‘zgartirilgan qismlar, apparat ro‘yxati va aylanish tezligini boshqarish skriptlari mavjud. Tadqiqotda ishlatilgan barcha segmentatsiya, kuzatuv, og‘ish o‘lchovi, yer stansiyasi va ko‘p İHA muvofiqlashtirish kodlarining to‘liq ombori ko‘rsatilmagan.

Muallif hissalari: Mario Leopold konseptualizatsiya, dasturiy ta’minot va dastlabki matnni; Farzad Tashtarian konseptualizatsiya, loyiha boshqaruvi, maslahat va matn ko‘rib chiqishni; Klaus Schöffmann matn ko‘rib chiqish va maslahatni bajargan.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Yuklangan versiyada ochiq manfaatlar to‘qnashuvi bayonoti mavjud emas.

Ushbu o‘zbekcha izoh yuklangan tadqiqot matni, algoritmlar, matematik ifodalar, ochiq ma’lumotlar to‘plamlari jadvali va 1–12-rasmlardagi vizual topilmalar asosida tayyorlangan. Tadqiqotda mavjud bo‘lmagan haqiqiy dala tajribasi, sirt nuqsoni aniqlash muvaffaqiyati, iqtisodiy tejamkorlik yoki xavfsizlik natijasi qo‘shilmagan. Tashqi manbalar faqat DOI, muallif va muassasa identifikatsiyasi, loyiha moliyalashtirilishi hamda ulashilgan laboratoriya manbalarining bibliografik tekshiruvi uchun ishlatilgan.

Tadqiqotning eng kuchli eksperimental topilmasi uch laboratoriya videosida doimiy qanot identifikatori kuzatuvi nol identifikator almashinuvi bilan saqlangani va ma’lum flapwise egilishlar aylanayotgan model turbinasida o‘lchana olganidir. Biroq maqola sarlavhasidagi “ishlash vaqtida tekshirish” maqsadi hali haqiqiy o‘lchamdagi va elektr ishlab chiqaradigan turbina ustida tasdiqlanmagan.

Tadqiqot to‘liq nuqson aniqlash tizimi emas, balki bunday algoritmlar keyinchalik ulanishi mumkin bo‘lgan ma’lumot yig‘ish va vazifa muvofiqlashtirish arxitekturasidir. Shu sababli natijalar sirt yoriqlari yoki boshqa qanot shikastlari muvaffaqiyatli aniqlangan deb talqin qilinmasligi kerak.