Transport automation research Transport automation research Автоматика на транспорте 2412-9186 64974 10.20295/2412-9186-2023-9-02-141-152 Эксплуатация транспортных систем Operation of transport systems Эксплуатация транспортных систем Vehicle Tracking System Based on Unmanned Aerial Vehicles Using Radio Frequency Identification Technology and Infrared Cameras Система слежения за автомобильным транспортом на базе беспилотных летательных аппаратов с применением технологии радиочастотной идентификации и камер инфракрасного диапазона Сухарев Никита Владиславович Suharev Nikita Vladislavovich Российский университет транспорта (МИИТ) Москва Россия Russian University of Transport (MIIT) Moscow Russian Federation АО «НПП «Мера» Москва Россия AO “NPP “Mera” Moscow Russian Federation 13 06 2023 13 06 2023 9 2 141 152 12 06 2023 https://itt-pgups.ru/en/nauka/article/64974/view

В статье рассматриваются основные принципы работы и преимущества использования беспилотных летательных аппаратов в качестве дополнительного средства контроля за движением автомобильного транспорта, средства анализа и прогнозирования автомобильных пробок в реальном времени, а также в роли системы мониторинга и оценки состояния дорожного полотна и инфраструктуры автомобильных дорог. Особое внимание уделено в части применения малогабаритных беспилотных летательных аппаратов в качестве активного комплекса обеспечения транспортной безопасности. Рассматриваются возможности трехканальной системы слежения (видимого, инфракрасного и радиотехнического диапазонов) для определения координат, характеристик, скоростей и действующей регистрации транспортного средства, а также описываются преимущества предлагаемого метода в виде повышения точности и скорости обработки информации, возможности снижения затрат на транспортный контроль, в частности описаны методы использования меток радиочастотной идентификации для повышения эффективности управления транспортными потоками, предотвращения простоев, оптимизации маршрутов, снижения рисков возникновения опасных дорожных ситуаций. Представлено перспективное применение камер инфракрасного диапазона в части детектирования и предотвращения аварий, анализа плотности потока и поведения водителей. Проведено исследование по возможности параллельного использования вышеописанных методов в совокупности с беспилотным летательным аппаратом с целью предложения разработки полной автоматизированной системы мониторинга и контроля за автомобильным транспортом. Приведена актуальность использования малогабаритного летательного аппарата для повышения качества контроля за движением автомобильного транспорта и безопасности движения на дорогах.

The article discusses the main principles of operation and advantages of using unmanned aerial vehicles as an additional means of monitoring road traffic, analyzing and predicting traffic jams in real-time, as well as serving as a system for monitoring and assessing the condition of road surfaces and infrastructure. Particular attention is paid to the use of small unmanned aerial vehicles as an active complex for ensuring transportation safety. The possibilities of a three-channel monitoring system (visible, infrared, and radio-technical ranges) for determining the coordinates, characteristics, speeds, and a valid registration of a vehicle are considered. The advantages of the proposed method are described, such as increasing the accuracy and speed of information processing, the possibility of reducing costs for transport control. In particular, the article describes the methods of using radio-frequency identification tags to improve the efficiency of traffic management, prevent traffic congestion, optimize routes, and reduce the risks of dangerous road situations. The article presents a prospective application of infrared cameras for detecting and preventing accidents, analyzing traffic density and driver behavior. A research study has been conducted to explore the possibility of using the aforementioned methods in parallel with unmanned aerial vehicles to propose the development of a fully automated system for monitoring and controlling road transport. The relevance of using a small unmanned aerial vehicle to improve the quality of monitoring road traffic and traffic safety is presented.

 беспилотный летательный аппарат методы распознавания транспорта радиочастотная идентификация объектов навигационные параметры макет измерительного комплекса маршрут облета распознавание объектов безопасная дорога unmanned aerial vehicle methods of transport recognition radio frequency identification of objects navigation parameters measurement complex layout flight route object recognition safe road

Viola P. Robust real-time object detection / P. Viola, M. J. Jones // International Journal of Computer Vision. - 2004. - Vol. 57(2). - Pp. 137-154. Viola P. Robust real-time object detection / P. Viola, M. J. Jones // International Journal of Computer Vision. - 2004. - Vol. 57(2). - Pp. 137-154. Lienhart R. An extended set of haar-like features for rapid object detection / R. Lienhart, J. Maydt // In Image Processing. - 2002. - Vol. 1. - Pp. 900-903. Lienhart R. An extended set of haar-like features for rapid object detection / R. Lienhart, J. Maydt // In Image Processing. - 2002. - Vol. 1. - Pp. 900-903. Bovik A. C. Content-weighted video quality assessment using a three-component image model / A. C. Bovik, Ch. Li // Journal of Electronic Imaging. - 2010. - Vol. 19(1). - Pp. 011003-1-011003-9. Bovik A. C. Content-weighted video quality assessment using a three-component image model / A. C. Bovik, Ch. Li // Journal of Electronic Imaging. - 2010. - Vol. 19(1). - Pp. 011003-1-011003-9. Сирота А. А. Двухэтапный алгоритм обнаружения и оценивания границ объектов на изображениях в условиях аддитивных помех и деформирующих искажений / А. А. Сирота, А. И. Соломатин, Е. В. Воронова // Компьютерная оптика. - 2009. - Т. 34. - № 1. - С. 109-117. Sirota A. A. Dvuhetapnyy algoritm obnaruzheniya i ocenivaniya granic ob'ektov na izobrazheniyah v usloviyah additivnyh pomeh i deformiruyuschih iskazheniy / A. A. Sirota, A. I. Solomatin, E. V. Voronova // Komp'yuternaya optika. - 2009. - T. 34. - № 1. - S. 109-117. Parker J. R. Algorithms for Image Processing and Computer Vision / J. R. Parker. - New York: John Wiley & Sons, Inc., 1997. - Pp. 23-29. Parker J. R. Algorithms for Image Processing and Computer Vision / J. R. Parker. - New York: John Wiley & Sons, Inc., 1997. - Pp. 23-29. Bo R. On path planning for UAVs based on adaptive ant system algorithm / R. Bo, Yu Lei, H. Lixun // Electronics Optics and Control. - 2007. - Vol. 6. - Iss. 14. - Pp. 36-39. Bo R. On path planning for UAVs based on adaptive ant system algorithm / R. Bo, Yu Lei, H. Lixun // Electronics Optics and Control. - 2007. - Vol. 6. - Iss. 14. - Pp. 36-39. Aguiar A. P. Trajectory-tracking and path-following of underactuated autonomous vehicles with parametric modeling uncertainty / A. P. Aguiar, J. P. Hespanha // IEEE Transactions on Automatic Control. - 2007. - Vol. 52. - Iss. 8. - Pp. 1362-1379. Aguiar A. P. Trajectory-tracking and path-following of underactuated autonomous vehicles with parametric modeling uncertainty / A. P. Aguiar, J. P. Hespanha // IEEE Transactions on Automatic Control. - 2007. - Vol. 52. - Iss. 8. - Pp. 1362-1379. Khoroshev V. Actual State Monitoring of Railway Switch Point Blades Based on RFID Technology / V. Khoroshev, G. Osadchy, D. Efanov et al. // Proceedings of 15th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2017), Novi Sad, Serbia, September 29 - October 2, 2017. - Pp. 283-288. - DOI: 10.1109/EWDTS.2017.8110084. Khoroshev V. Actual State Monitoring of Railway Switch Point Blades Based on RFID Technology / V. Khoroshev, G. Osadchy, D. Efanov et al. // Proceedings of 15th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2017), Novi Sad, Serbia, September 29 - October 2, 2017. - Pp. 283-288. - DOI: 10.1109/EWDTS.2017.8110084. Тань Л. Планирование маршрута полета малогабаритных летательных аппаратов в условиях неопределенности в реальном режиме времени / Л. Тань, А. В. Фомичев // Междунар. науч.-техн. конф. «Информационные системы и технологии» (ИСТ-2015). - Нижний Новгород, 2015. - С. 273-276. Tan' L. Planirovanie marshruta poleta malogabaritnyh letatel'nyh apparatov v usloviyah neopredelennosti v real'nom rezhime vremeni / L. Tan', A. V. Fomichev // Mezhdunar. nauch.-tehn. konf. «Informacionnye sistemy i tehnologii» (IST-2015). - Nizhniy Novgorod, 2015. - S. 273-276. Canny J. A. Computational Approach to Edge Detection / J. A. Canny // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. - 1986. - Iss. 6. - Pp. 679-698. Canny J. A. Computational Approach to Edge Detection / J. A. Canny // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. - 1986. - Iss. 6. - Pp. 679-698. Wang Z. Multi-scale structural similarity for image quality assessment / Z. Wang, E. P. Simoncelli, A. C. Bovik // Proceedings of 37th IEEE Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, Pacific group, 2003. Wang Z. Multi-scale structural similarity for image quality assessment / Z. Wang, E. P. Simoncelli, A. C. Bovik // Proceedings of 37th IEEE Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, Pacific group, 2003. Hasan N. Roadmap for RFID Implementation in Libraries: Issues and Challenges / N. Hasan // International Journal of Information, Library and Society. - 2014. - Iss. 3(1). - Pp. 65-71. Hasan N. Roadmap for RFID Implementation in Libraries: Issues and Challenges / N. Hasan // International Journal of Information, Library and Society. - 2014. - Iss. 3(1). - Pp. 65-71. Dunbar W. B. Model predictive control of coordinated multi-vehicle formations / W. B. Dunbar, R. M. Murray // Proceedings of the 41st IEEE Conference on Decision and Control. Las Vegas. - 2002. - Vol. 4. - Pp. 4631-4636. Dunbar W. B. Model predictive control of coordinated multi-vehicle formations / W. B. Dunbar, R. M. Murray // Proceedings of the 41st IEEE Conference on Decision and Control. Las Vegas. - 2002. - Vol. 4. - Pp. 4631-4636. Распопов Б. Я. Автопилот мини-беспилотного летательного аппарата / Б. Я. Распопов // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2008. - № 10. - С. 19. Raspopov B. Ya. Avtopilot mini-bespilotnogo letatel'nogo apparata / B. Ya. Raspopov // Mehatronika, avtomatizaciya, upravlenie. - 2008. - № 10. - S. 19. Яковлев К. С. Метод автоматического планирования траектории беспилотного летательного аппарата в условиях ограничений на динамику полета / К. С. Яковлев, Д. А. Макаров, Е. С. Баскин // Искусственный интеллект и принятие решений. - 2014. - № 4. - С. 3. Yakovlev K. S. Metod avtomaticheskogo planirovaniya traektorii bespilotnogo letatel'nogo apparata v usloviyah ogranicheniy na dinamiku poleta / K. S. Yakovlev, D. A. Makarov, E. S. Baskin // Iskusstvennyy intellekt i prinyatie resheniy. - 2014. - № 4. - S. 3. Karaman S. Sampling-based algorithms for optimal motion planning / S. Karaman, E. Frazzoli // The International Journal of Robotics Research. - 2011. - Vol. 30. - Iss. 7. - Pp. 846-894. Karaman S. Sampling-based algorithms for optimal motion planning / S. Karaman, E. Frazzoli // The International Journal of Robotics Research. - 2011. - Vol. 30. - Iss. 7. - Pp. 846-894. Lee D. Robust tracking control of an underactuated quadrotor aerial-robot based on a parametric uncertain model / D. Lee, T. Burg, D. Dawson et al. // IEEE Intern. Conf. on Systems, Man and Cybernetics (SMC 2009). - 2009. - Pp. 3187-3192. Lee D. Robust tracking control of an underactuated quadrotor aerial-robot based on a parametric uncertain model / D. Lee, T. Burg, D. Dawson et al. // IEEE Intern. Conf. on Systems, Man and Cybernetics (SMC 2009). - 2009. - Pp. 3187-3192. Нехин С. С. Автоматизация фотограмметрического сбора трехмерной информации на ЦФС / С. С. Нехин, С. В. Олейник // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2011. - № 2. - С. 70-74. Nehin S. S. Avtomatizaciya fotogrammetricheskogo sbora trehmernoy informacii na CFS / S. S. Nehin, S. V. Oleynik // Izvestiya vuzov. Geodeziya i aerofotos'emka. - 2011. - № 2. - S. 70-74. Лапшенков E. M. Возможные методы оценки потерь при сжатии изображения в системах оптической дефектоскопии / E. M. Лапшенков // Сборник трудов научной конференции МГУПИ «Актуальные проблемы приборостроения, информатики и социально-экономических наук», 2010. - С. 52-56. Lapshenkov E. M. Vozmozhnye metody ocenki poter' pri szhatii izobrazheniya v sistemah opticheskoy defektoskopii / E. M. Lapshenkov // Sbornik trudov nauchnoy konferencii MGUPI «Aktual'nye problemy priborostroeniya, informatiki i social'no-ekonomicheskih nauk», 2010. - S. 52-56. Гэн K. K. Планирование маршрута для квадрокоптера в неизвестной среде на основе монокулярного компьютерного зрения / K. K. Гэн // Автоматизация. Современные технологии. - 2015. - № 12. - С. 14-19. Gen K. K. Planirovanie marshruta dlya kvadrokoptera v neizvestnoy srede na osnove monokulyarnogo komp'yuternogo zreniya / K. K. Gen // Avtomatizaciya. Sovremennye tehnologii. - 2015. - № 12. - S. 14-19. Achtelik M. Onboard IMU and monocular vision based control for MAVs in unknown in- and outdoor environments / M. Achtelik, S. Weiss, R. Siegwart // Intl. Conf. on Robotics and Automation (ICRA). - 2011. - Pp. 3-7. - DOI: 10.1.1.456.2037. Achtelik M. Onboard IMU and monocular vision based control for MAVs in unknown in- and outdoor environments / M. Achtelik, S. Weiss, R. Siegwart // Intl. Conf. on Robotics and Automation (ICRA). - 2011. - Pp. 3-7. - DOI: 10.1.1.456.2037. Engel J. Semi-dense visual odometry for a monocular camera / J. Engel, J. Sturm, D. Cremers // Intl. Conf. on Computer Vision (ICCV 2013). - Pp. 1-5. Engel J. Semi-dense visual odometry for a monocular camera / J. Engel, J. Sturm, D. Cremers // Intl. Conf. on Computer Vision (ICCV 2013). - Pp. 1-5. Kerl C. Dense visual SLAM for RGB-D cameras / C. Kerl, J. Sturm, D. Cremers // Intl. Conf. on Intelligent Robot Systems (IROS 2013). - Pp. 1-6. - DOI: 10.1.1.402.5544. Kerl C. Dense visual SLAM for RGB-D cameras / C. Kerl, J. Sturm, D. Cremers // Intl. Conf. on Intelligent Robot Systems (IROS 2013). - Pp. 1-6. - DOI: 10.1.1.402.5544.