Розробка методу синтезу тривимірної моделі ліній електропередач для систем візуалізації тренажерних комплексів

Автор(и)

  • Peter Kachanov Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-0781-0853
  • Andrey Zuev Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-8206-4304

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.139964

Ключові слова:

БПЛА, провідні лінії, тренажерні комплекси, тривимірні моделі, растеризация, синтез зображень, система візуалізації, графічний прискорювач, алиасинг

Анотація

Розглянуто представлення форми дротяної лінії в залежності від натягу проводу і температури. Розроблено метод побудови геометричної тривимірної моделі лінії і синтезу її зображень, який може бути застосовано в системі візуалізації тренажерного комплексу. Вирішення завдання синтезу і візуалізації протяжних об'єктів, є комплексним і обчислювально складним через високу деталізацію таких об'єктів, а також сильну нерівномірність проекції.

Метод дозволяє по відомим параметрам провисання і відстані між точками підвісу отримати набір трикутників, яки описують лінію в реальному масштабі часу. Для цього не потрібно проводити сканування лінії на відміну від методів лідарного сканування або фотограмметрії, що застосовуються. Провисання дротів лінії може змінюватися в реальному масштабі часу в залежності від зовнішніх умов. Отриманий набір не містить явно видимих зламів або артефактів для будь-якої позиції спостерігача в межах ділянки лінії що моделюється.

Необхідні обчислювальні ресурси для синтезу зображення лінії мінімізуються за рахунок використання гнучкої системи рівнів деталізації. Така система дозволяє використовувати більш дешеве апаратне забезпечення для побудови системи візуалізації, що веде до зменшення ціни тренажерного комплексу в цілому.

Метод мінімізує артефакти аліасинга на віддалених від спостерігача елементах дротяної лінії, автоматичне накладення текстури і розрахунок нормалей для поверхні лінії, що дозволяє коректно розрахувати освітленість для будь-якого фрагмента лінії при синтезі зображень в системі візуалізації. Проведено оцінку швидкодії методу, його реалізація в рамках системи візуалізації показує швидкодію достатню для роботи в реальному масштабі часу, наведені приклади синтезованих зображень лінії.

Необхідні обчислювальні ресурси для синтезу зображення лінії мінімізуються за рахунок використання гнучкої системи рівнів деталізації. Така система дозволяє використовувати більш дешеве апаратне забезпечення для побудови системи візуалізації, що веде до зменшення ціни тренажерного комплексу в цілому

Біографії авторів

Peter Kachanov, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра автоматики та управління в технічних системах

Andrey Zuev, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автоматики та управління в технічних системах

Посилання

  1. Skarbek, L., Zak, A., Ambroziak, D. (2014). Damage detection strategies in structural health monitoring of overhead power transmission system. 7th European Workshop on Structural Health Monitoring. La Cité, Nantes, 663–670.
  2. Li, L. (2015). The UAV intelligent inspection of transmission lines. Proceedings of the 2015 International Conference on Advances in Mechanical Engineering and Industrial Informatics. doi: https://doi.org/10.2991/ameii-15.2015.285
  3. Adabo, G. J. (2014). Long Range Unmanned Aircraft System for Power Line Inspection of Brazilian Electrical System. Journal of Power and Energy Engineering, 8 (2), 394–398.
  4. Arbuzov, R. S. (2009). Sovremennye metody diagnostiki vozdushnyh liniy elektroperedachi. Novosibirsk: Nauka, 136.
  5. Kachanov, P. A., Zuev, A. A., Yacenko, K. N. (2015). Space perception analysis in the panini projection and its using in computer graphics. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (2 (76)), 36–43. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.47678
  6. Watts, A. C., Ambrosia, V. G., Hinkley, E. A. (2012). Unmanned Aircraft Systems in Remote Sensing and Scientific Research: Classification and Considerations of Use. Remote Sensing, 4 (6), 1671–1692. doi: https://doi.org/10.3390/rs4061671
  7. Zhang, C., Elaksher, A. (2011). An Unmanned Aerial Vehicle-Based Imaging System for 3D Measurement of Unpaved Road Surface Distresses1. Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, 27 (2), 118–129. doi: https://doi.org/10.1111/j.1467-8667.2011.00727.x
  8. Hämmerle, M., Lukač, N., Chen, K.-C., Koma, Z., Wang, C.-K., Anders, K., Höfle, B. (2017). Simulating various terrestrial and UAV LIDAR scanning configurations for understory forest structure modelling. ISPRS Annals of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, IV-2/W4, 59–65. doi: https://doi.org/10.5194/isprs-annals-iv-2-w4-59-2017
  9. Seidel, D., Ehbrecht, M., Puettmann, K. (2016). Assessing different components of three-dimensional forest structure with single-scan terrestrial laser scanning: A case study. Forest Ecology and Management, 381, 196–208. doi: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2016.09.036
  10. Remondino, F., Barazzetti, L., Nex, F., Scaioni, M., Sarazzi, D. (2012). UAV Photogrammetry for Mapping and 3D Modeling – Current Status and Future Perspectives. ISPRS – International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, XXXVIII-1/C22, 25–31. doi: https://doi.org/10.5194/isprsarchives-xxxviii-1-c22-25-2011
  11. Martin, R., Rojas, I., Franke, K., Hedengren, J. (2015). Evolutionary View Planning for Optimized UAV Terrain Modeling in a Simulated Environment. Remote Sensing, 8 (1), 26. doi: https://doi.org/10.3390/rs8010026
  12. Gatziolis, D., Lienard, J. F., Vogs, A., Strigul, N. S. (2015). 3D Tree Dimensionality Assessment Using Photogrammetry and Small Unmanned Aerial Vehicles. PLOS ONE, 10 (9), e0137765. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0137765
  13. Brumana, R., Oreni, D., Alba, M., Barazzetti, L., Cuca, B., Scaioni, M. (2012). Panoramic UAV Views for Landscape Heritage Analysis Integrated with Historical Maps Atlases. Geoinformatics FCE CTU, 9, 39–50. doi: https://doi.org/10.14311/gi.9.4
  14. Liang, Y., Qu, Y., Cui, T. (2017). A three-dimensional simulation and visualization system for UAV photogrammetry. ISPRS – International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, XLII-2/W6, 217–222. doi: https://doi.org/10.5194/isprs-archives-xlii-2-w6-217-2017
  15. Kryukov, K. P. (1979). Konstrukcii i mekhanicheskiy raschet liniy elektroperedachi. Leningrad: Energiya, 312.
  16. Design of Latticed Steel Transmission Structures (1991). American Society of Civil Engineers. ANSI/ASCE, A.N.S.I. New York: A.S.C.E., 64.
  17. Hongnan, L., Haifeng, B. (2006). High-voltage transmission tower-line system subjected to disaster loads. Progress in Natural Science, 16 (9), 899–911. doi: https://doi.org/10.1080/10020070612330087
  18. Ageev, D. M., Bostynec, I. P., Didyuk, A. Ya. (2010). Noviy sposob mekhanicheskogo rascheta provodov i trosov vozdushnyh liniy elektroperedachi. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta.
  19. Boshnyakovich, A. D. (1962). Mekhanicheskiy raschet provodov i trosov liniy elektroperedachi. Leningrad: Gosenergoizdat, 255.
  20. Sotnikova, V. N., Solovey, P. I., Tanasoglo, A. V., Perevaryuha, A. N. (2015). Issledovaniya provesa provodov LEP, vyzvannogo solnechnym nagrevom. Visnyk Donbaskoi natsionalnoi akademiyi budivnytstva i arkhitektury, 3, 108–111.
  21. Kachanov, P. A. (2012). Povyshenie tochnosti kodirovaniya normaley dlya sistem vizualizacii, ispol'zuyushchih metod otlozhennogo rascheta osveshcheniya. Informatsiyno-keruiuchi systemy na zaliznychnomu transporti, 6, 26–29.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-07-31

Як цитувати

Kachanov, P., & Zuev, A. (2018). Розробка методу синтезу тривимірної моделі ліній електропередач для систем візуалізації тренажерних комплексів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(9 (94), 61–70. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.139964

Номер

Том 4 № 9 (94) (2018): Інформаційно-керуючі системи

Розділ

Інформаційно-керуючі системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Peter Kachanov, Andrey Zuev

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.