Исследование моделей и методов практической реализации беспилотных транспортных систем для морских пассажирских терминалов

Рассмотрено два сценария использования беспилотных транспортных систем для морских пассажирских терминалов: идентификация пассажиров в терминале и отслеживание движущихся объектов. Экспериментальное исследование сценариев и разработанных подпрограмм автоматизации по идентификации пассажиров выполнено на базе лаборатории беспилотных авиационных систем Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения. Для модели пассажирского терминала в специализированной среде Gazebo выполнено моделирование полетных заданий беспилотных систем. На основе серии экспериментов установлено, что выбранный метод Histogram of Oriented Gradients демонстрирует высокий уровень точности и надежности. Отмечается, что коэффициент корреляции Мэтьюса, достигший 95,09 %, свидетельствует о высокой степени согласованности и качества бинарной классификации методов машинного обучения. При проведении испытаний метод Histogram of Oriented Gradients показал, что наряду с более низкими результатами точности получены высокие результаты чувствительности (Recall), составляющие 97,53 %. Это свидетельствует о том, что применение данного метода позволяет эффективно минимизировать количество ложноотрицательных результатов, что является особенно важным в задачах, где пропуск и потеря объекта при его идентификации могут иметь серьезные последствия. Разработанное автоматизированное решение должно иметь возможность применения для динамического мониторинга за перемещением пассажиров в терминале в режиме реального времени, а также позволять выполнять обработку потока данных с беспилотных систем в центре управления терминалом. Рассмотренная модель HOG для обработки изображений от беспилотных систем предназначена для распознавания объектов пассажиров в терминалах с использованием библиотеки OpenCV. В результате выполненного исследования наряду с эффективностью использования рассматриваемого метода доказана эффективность разработанных новых подпрограмм автоматической идентификации пассажиров и других заданных объектов, а также идентификации и отслеживания объектов в реальном времени при их интеграции в информационные системы морских пассажирских терминалов, способствующей повышению уровня безопасности и эффективности мониторинга.

1. Kostin A. S. Models and methods for implementing the automous performance of transportation tasks using a drone / A. S. Kostin // 2021 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF). — IEEE, 2021. — Pp. 1–4. DOI: 10.1109/WECONF51603.2021.9470584.

2. Robakowska M. Possibilities of using UAVs in pre-hospital security for medical emergencies / M. Robakowska, D. Ślęzak, P., Żuratyński, A. Tyrańska-Fobke, P. Robakowski, P. Prędkiewicz, K. Zorena // International Journal of Environmental Research and Public Health. — 2022. — Vol. 19. — Is. 17. — Pp. 10754. DOI: 10.3390/ijerph191710754.

3. Krile S. Modernization of the Infrastructure of Marine Passenger Port Based on Synthesis of the Structure and Forecasting Development / S. Krile, N. Maiorov, V. Fetisov // Sustainability. — 2021. — Vol. 13. — Is. 7. — Pp. 3869. DOI: 10.3390/su13073869.

4. Krile S. The influence of external environment to the ferry lines and marine passenger terminals / S. Krile, N. Maiorov // Transport Problems. — 2020. — Vol. 15. — Pp. 203–214. DOI: 10.21307/TP‑2020-060.

5. Бродецкий Г. Л. Системный анализ в логистике. Выбор в условиях неопределенности / Г. Л. Бродецкий. — М.: Academia, 2010. — 336 с.

6. Костин А. С. Эксплуатация беспилотных авиационных систем / А. С. Костин, Н. Н. Майоров, Т. Ю. Карпова. — СПб.: ГУАП, 2021. — 169 c.

7. Engel J. Accurate Figure Flying with a Quadrocopter Using Onboard Visual and Inertial Sensing / J. Engel, J. Sturm, D. Cremers // Proc. of the Workshop on Visual Control of Mobile Robots (ViCoMoR) at the IEEE/ RJS Intern. Conference on Intelligent Robot Systems (IROS). Vilamoura, Algarve, Portugal. — 2012. — Pp. 43–48.

8. Kim J. Accurate modeling and robust hovering control for a quad-rotor VTOL aircraft / J. Kim, M. S. Kang, S. Park // Selected papers from the 2nd International Symposium on UAVs, Reno, Nevada, USA June 8–10, 2009. — Springer Netherlands, 2010. — Pp. 9–26. DOI: 10.1007/978-90-481-8764-5_2.

9. Outay F. Applications of unmanned aerial vehicle (UAV) in road safety, traffic and highway infrastructure management: Recent advances and challenges / F. Outay, H. A. Mengash, M. Adnan // Transportation research part A: policy and practice. — 2020. — Vol. 141. — Pp. 116–129. DOI: 10.1016/j.tra.2020.09.018.

10. Костин А. С. Разработка автоматизированных решений для исследования вариантов маршрутов доставки при совместном использовании транспортного средства и беспилотной авиационной системы в границах города / А. С. Костин, Н. Н. Майоров // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. — 2022. — № 7. — С. 348–356. DOI: 10.24412/2071-6168-2022-7-348-357.

11. Костин А. С. Программа автономного полета беспилотной авиационной системы для реализации многоадресной доставки грузов / А. С. Костин, Н. Н. Майоров, Е. А. Вознесенский // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022615305 от 31.03.2022.

12. Drexl M. Synchronization in vehicle routing — a survey of VRPs with multiple synchronization constraints / M. Drexl // Transportation Science. — 2012. — Vol. 46. — Is. 3. — Pp. 297–316. DOI: 10.1287/trsc.1110.0400.

13. Костин А. С. Определение полетных заданий беспилотных авиационных систем применительно к операционным логистическим задачам / А. С. Костин, Н. Н. Майоров // Логистика: современные тенденции развития. Материалы XX международной научно-практической конференции. — СПб.: ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова, 2021. — Т. 1. — C. 150–157.

14. Костин А. С. Информационно-измерительные системы для контроля выполнения траектории авиационной системы / А. С. Костин // Волновая электроника и инфокоммуникационные системы. Материалы XXIV Международной научной конференции. — СПб.: ГУАП, 2021. — Т. Часть 1. — C. 219–226.