<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE root>
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/" article-type="research-article" dtd-version="1.2" xml:lang="en"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">RUDN Journal of Engineering Research</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="en">RUDN Journal of Engineering Research</journal-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn publication-format="print">2312-8143</issn><issn publication-format="electronic">2312-8151</issn><publisher><publisher-name xml:lang="en">Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="publisher-id">37065</article-id><article-id pub-id-type="doi">10.22363/2312-8143-2023-24-3-213-222</article-id><article-id pub-id-type="edn">VNZREH</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en"><subject>Articles</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru"><subject>Статьи</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="article-type"><subject>Research Article</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title xml:lang="en">Detection of unmanned aerial vehicle trajectory using overlapping images</article-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Детектирование траектории беспилотных летательных аппаратов по перекрывающимся снимкам</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0003-2578-0026</contrib-id><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Andronov</surname><given-names>Vladimir G.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Андронов</surname><given-names>Владимир Германович</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="en"><p>D.Sc., Senior Researcher, Head of the Department of Space Instrumentation and Communication Systems</p></bio><bio xml:lang="ru"><p>доктор технических наук, заведующий кафедрой космического приборостроения и систем связи, факультет фундаментальной и прикладной информатики</p></bio><email>vladia58@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib><contrib contrib-type="author"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-2980-0533</contrib-id><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Chuev</surname><given-names>Andrey A.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Чуев</surname><given-names>Андрей Алексеевич</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="en"><p>Lecturer, Department of Space Instrumentation and Communication Systems</p></bio><bio xml:lang="ru"><p>старший преподаватель кафедры космического приборостроения и систем связи, факультет фундаментальной и прикладной информатики</p></bio><email>chuev-aa@inbox.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib><contrib contrib-type="author"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0003-1261-1928</contrib-id><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Dubrovsky</surname><given-names>Nikita S.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Дубровский</surname><given-names>Никита Сергеевич</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="en"><p>Student, Faculty of Law</p></bio><bio xml:lang="ru"><p>студент, юридический факультет</p></bio><email>dubrovsky69@icloud.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff1"><aff><institution xml:lang="en">Southwest State University</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">Юго-Западный государственный университет</institution></aff></aff-alternatives><pub-date date-type="pub" iso-8601-date="2023-12-15" publication-format="electronic"><day>15</day><month>12</month><year>2023</year></pub-date><volume>24</volume><issue>3</issue><issue-title xml:lang="en">VOL 24, NO3 (2023)</issue-title><issue-title xml:lang="ru">ТОМ 24, №3 (2023)</issue-title><fpage>213</fpage><lpage>222</lpage><history><date date-type="received" iso-8601-date="2023-12-13"><day>13</day><month>12</month><year>2023</year></date></history><permissions><copyright-statement xml:lang="en">Copyright ©; 2023, Andronov V.G., Chuev A.A., Dubrovsky N.S.</copyright-statement><copyright-statement xml:lang="ru">Copyright ©; 2023, Андронов В.Г., Чуев А.А., Дубровский Н.С.</copyright-statement><copyright-year>2023</copyright-year><copyright-holder xml:lang="en">Andronov V.G., Chuev A.A., Dubrovsky N.S.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="ru">Андронов В.Г., Чуев А.А., Дубровский Н.С.</copyright-holder><ali:free_to_read xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/"/><license><ali:license_ref xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/">https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/legalcode</ali:license_ref></license></permissions><self-uri xlink:href="https://journals.rudn.ru/engineering-researches/article/view/37065">https://journals.rudn.ru/engineering-researches/article/view/37065</self-uri><abstract xml:lang="en"><p style="text-align: justify;">Currently, unmanned aerial vehicles are widely used with navigation based on data from onboard integrated systems including inertial and satellite sensors. In this case, to solve many target tasks, their preliminary exit to a given point of the flight route along the shortest horizontal trajectory is provided. However, in practice, there may be situations when the information received from navigation satellites may no longer be available, which leads to a decrease in navigation accuracy. Considered a technique for detecting the trajectory of unmanned aerial vehicles under conditions of loss of signals from navigation satellites using the underlying surface images. As a criterion indicating the occurrence of deviations of unmanned aerial vehicles from a specified trajectory, it is proposed to use the change in parallaxes of adjacent pairs of images. Analytical relations describing the functional relationship between changes in image parallaxes and parameters of linear and angular deviations of unmanned aerial vehicles from a specified trajectory. All possible options of these deviations are also considered. The obtained results provide an a priori estimate of the threshold value of parallax changes corresponding to the acceptable level of unmanned aerial vehicles deviations from the specified trajectory by means of modelling. Based on this estimate, it is possible to improve the accuracy of trajectory detection of unmanned aerial vehicles under conditions of loss of signals from navigation satellites.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="ru"><p style="text-align: justify;">В настоящее время широко используются беспилотные летательные аппараты, навигация которых основывается на данных бортовых интегрированных систем, включающих в себя инерциальные и спутниковые датчики. При этом для решения многих целевых задач обеспечивается их предварительный выход в заданную точку маршрута полета по кратчайшей горизонтальной траектории. Однако на практике возможны ситуации, когда получаемая от навигационных спутников информация может перестать быть доступной, что приводит к снижению точности навигации. Рассмотрена методика детектирования траектории беспилотных летательных аппаратов в условиях потери сигналов от навигационных спутников по снимкам подстилающей поверхности. В качестве критерия, свидетельствующего о возникновении отклонений беспилотных летательных аппаратов от заданной траектории, предложено использовать изменение параллаксов смежных пар снимков. Представлены аналитические соотношения, описывающие функциональную связь изменений параллаксов снимков и параметров линейных и угловых отклонений беспилотных летательных аппаратов от заданной траектории и учитывающие все возможные варианты этих отклонений. Полученные результаты позволяют путем моделирования выполнить априорную оценку пороговой величины изменений параллаксов, соответствующей допустимому уровню отклонений беспилотных летательных аппаратов от заданной траектории. Основываясь на этой оценке, можно повысить точность детектирования траектории беспилотных летательных аппаратов в условиях потери сигналов от навигационных спутников.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="en"><kwd>aerial photography</kwd><kwd>navigation</kwd><kwd>image parallax</kwd><kwd>inertial measurements</kwd><kwd>loss of satellite signals</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>аэрофотосъемка</kwd><kwd>навигация</kwd><kwd>параллакс изображений</kwd><kwd>инерциальные измерения</kwd><kwd>потеря спутниковых сигналов</kwd></kwd-group><funding-group/></article-meta></front><body></body><back><ref-list><ref id="B1"><label>1.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Veremeenko KK, Antonov DA, Zharkov MV, Zimin RYu, Kuznetsov IM, Pronkin AN. Integrated UAV orientation and navigation system. Navigation News. 2011;4:22-28. (In Russ.) EDN: RBHKYZ</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Веремеенко К.К., Антонов Д.А., Жарков М.В., Зимин Р.Ю., Кузнецов И.М., Пронькин А.Н. Интегрированная система ориентации и навигации БПЛА // Новости навигации. 2011. № 4. С. 22-28. EDN: RBHKYZ</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B2"><label>2.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Veremeenko KK, Koshelev BV, Soloviev YA. The analysis of development of the integrated inertial &amp; satellite navigation systems. Navigation News. 2010;4:32-1. (In Russ.) EDN: RBGRIF</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Веремеенко К.К., Кошелев Б.В., Соловьев Ю.А. Анализ состояния разработок, интегрированных инерциально-спутниковых навигационных систем // Новости навигации. 2010. № 4. С. 32-41. EDN: RBGRIF</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B3"><label>3.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Kuznetsov IM, Pronkin AN, Veremeenko KK. Small-sized integrated navigation modules: algorithms and structural features. News of the SFU. Technical sciences. 2010; 3(104):245-250. (In Russ.) EDN: LMCOZF</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Кузнецов И.М., Пронькин А.Н., Веремеенко К.К. Малогабаритные интегрированные навигационные модули: алгоритмы и особенности структуры // Известия ЮФУ. Технические науки. 2010. № 3(104). С. 245-250. EDN: LMCOZF</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B4"><label>4.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Pronkin AN, Kuznetsov IM, Veremeenko KK. Integrated UAV navigation system: structure and research of characteristics. Trudy MAI [Proceedings of MAI]. 2010; 41:14. (In Russ.) EDN: NCGDBJ</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Пронькин А.Н., Кузнецов И.М., Веремеенко К.К. Интегрированная навигационная система БПЛА: структура и исследование характеристик // Труды МАИ. 2010. № 41. С. 14. EDN: NCGDBJ</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B5"><label>5.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Arulmurugan L, Raghavendra Prabhu S, Ilangkumaran M, Suresh V, Saravanakumar RR, Raghunath M. Kinematics and plane decomposition algorithm for nonlinear path planning navigation and tracking of unmanned aerial vehicles. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;995(1):012019. https://doi.org/10.1088/1757-899X/995/1/012019</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Arulmurugan L., Raghavendra Prabhu S., Ilangkumaran M., Suresh V., Saravanakumar R.R., Raghunath M. Kinematics and plane decomposition algorithm for nonlinear path planning navigation and tracking of unmanned aerial vehicles // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. № 995(1). Article 012019. https://doi.org/10.1088/1757-899X/995/1/012019</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B6"><label>6.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Hosseini K, Ebadi H, Farnood Ahmadi F. Determining the location of UAVs automatically using aerial or remotely sensed high-resolution images for intelligent navigation of UAVs at the time of disconnection with GPS. Journal of the Indian Society of Remote Sensing. 2020;48(12):1675-1689. https://doi.org/10.1007/s12524-020-01187-4</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Hosseini K., Ebadi H., Farnood Ahmadi F. Determining the location of UAVs automatically using aerial or remotely sensed high-resolution images for intelligent navigation of UAVs at the time of disconnection with GPS // Journal of the Indian Society of Remote Sensing. 2020. № 48 (12). P. 1675-1689. https://doi.org/10.1007/ s12524-020-01187-4</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B7"><label>7.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Kikutis R, Stankūnas J, Rudinskas D. Autonomous unmanned aerial vehicle flight accuracy evaluation for three different path-tracking algorithms. Transport. 2019; 34(6):652-661. https://doi.org/10.3846/transport.2019. 11741</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Kikutis R., Stankūnas J., Rudinskas D. Autonomous unmanned aerial vehicle flight accuracy evaluation for three different path-tracking algorithms // Transport. 2019. № 34 (6). P. 652-661. https://doi.org/10.3846/transport.2019.11741</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B8"><label>8.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Luo S, Liu H, Hu M, Dong J. Review of multimodal image matching assisted inertial navigation positioning technology for unmanned aerial vehicle. Guofang Keji Daxue Xuebao/Journal of National niversity of Defense Technology. 2020;42(6):1-10.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Luo S., Liu H., Hu M., Dong J. Review of multimodal image matching assisted inertial navigation positioning technology for unmanned aerial vehicle // Guofang Keji Daxue Xuebao/Journal of National University of Defense Technology. 2020. Vol. 42. № 6. P. 1-10.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B9"><label>9.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Salychev OS. UAV autopilot with an Inertial Integrated System is the basis for the safe operation of unmanned complexes. Available from: http://www.teknol. ru/trash/uav_autopilot_salychev_2602182965.pdf. (In Russ). (accessed: 15.02.2023).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Салычев О.С. Автопилот БПЛА с инерциальной интегрированной системой - основа безопасной эксплуатации беспилотных комплексов. URL: https:// www.academia.edu/26013627/Uav_autopilot_salychev (дата обращения: 15.02.2023).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B10"><label>10.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Antonov DA, Zharkov MV, Kuznetsov IM, Lunev EM, Pronkin AN. Unmanned aerial vehicle positioning based on photographic image and inertial measurements. Trudy MAI [Proceedings of MAI]. 2016;91:14. (In Russ.) EDN: XEQWYZ</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Антонов Д.А., Жарков М.В., Кузнецов И.М., Лунев Е.М., Пронькин А.Н. Определение навигационных параметров беспилотного летательного аппарата на базе фотоизображения и инерциальных измерений // Труды МАИ. 2016. № 91. С. 14. EDN: XEQWYZ</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B11"><label>11.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Andronov VG, Chuev AA, Knyazev AA. Determination and assessment of the level of deviations of unmanned aerial vehicles from a given trajectory from images of the underlying surface. Proceedings of the Southwest State University. Series: Control, Computer Engineering, Information Science. Medical Instruments Engineering. 2022;1(12):129-144. (In Russ.) https://doi.org/10.21869/2223-1536-2022-12-1-129-144</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Андронов В.Г., Чуев А.А., Князев А.А. Определение и оценка уровня отклонений беспилотных летательных аппаратов от заданной траектории по изображениям подстилающей поверхности // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2022. № 1 (12). С. 129-144. https://doi.org/10.21869/2223-153 62022-12-1-129-144.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B12"><label>12.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Oleinik II, Chernomorets AA, Andronov VG, Zhilyakov EG, Zalivin AN, Mukhin IE, Chuev AA. Small- sized unmanned aerial vehicles: detection tasks and ways to solve them. Kursk: Southwest State University; 2021. (In Russ.) Available from: https://elibrary.ru/download/elibrary_46554248_69730965.pdf (accessed: 15.02.2023)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Олейник И.И., Черноморец А.А., Андронов В.Г., Жиляков Е.Г., Заливин А.Н., Мухин И.Е., Чуев А.А. Малоразмерные беспилотные летательные аппараты: задачи обнаружения и пути их решения. Курск: Юго-Западный государственный университет, 2021. 171 с. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=46554248 (дата обращения: 15.02.2023).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B13"><label>13.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Ardentov AA, Beschastny IYu, Mashtakov AP, Popov AYu, Sachkov YuL, Sachkova EF. Algorithms for evaluation position and orientation of UAV. Program systems: Theory and applications. 2012;3(3(12):23-38. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Ардентов А.А., Бесчастный И.Ю., Маштаков А.П., Попов А.Ю., Сачков Ю.Л., Сачкова Е.Ф. Алгоритмы вычисления положения и ориентации БПЛА // Программные системы: теория и приложения. 2012. Т. 3. № 3 (12). С. 23-38.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B14"><label>14.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Germak OV. Determination of elements of mutual orientation of images. Online journal of Science Studies. 2012;4(13):150. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Гермак О.В. Определение элементов взаимного ориентирования снимков // Интернет-журнал Науковедение. 2012. № 4 (13). С. 150.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B15"><label>15.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Dobrynin NF, Pimshina TM. Mutual orientation of aerial photographs with a new combination of angular elements in a stereo pair. Engineering Bulletin of the Don. 2014;2(29):43. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Добрынин Н.Ф., Пимшина Т.М. Взаимное ориентирование аэроснимков с новым сочетанием угловых элементов в стереопаре // Инженерный вестник Дона. 2014. № 2 (29). С. 43.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B16"><label>16.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Korshunov RA, Noskov VV, Pogorelov VV. Noncentral reverse photogrammetric notch. News of higher educational institutions. Geodesy and aerial photography. 2013;5:67-71. (In Russ.)</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Коршунов Р.А., Носков В.В., Погорелов В.В. Нецентральная обратная фотограмметрическая засечка // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2013. № 5. С. 67-71.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="B17"><label>17.</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="en">Rakov DN, Nikitin VN. The choice of a digital non-metric camera for an unmanned aerial photography complex. Interexpo Geo-Siberia. 2012;7:27-36. (In Russ.) EDN: QITTPR.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="ru">Раков Д.Н., Никитин В.Н. Выбор цифрового неметрического фотоаппарата для беспилотного аэрофотосъемочного комплекса // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2012. Т. 7. С. 27-36. EDN: QITTPR</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list></back></article>
