Разработка информационного обеспечения для анализа полей и мониторинга посевов с помощью дронов

Перечень сокращений 3
Введение 4
1. Анализ предметной области 7
1.1 Предварительные анализы 7
1.2 Программные продукты визуализации изображений местности 11
1.3 Цель и задачи исследования 15
1.4 Инфологическая модель данных 15
1.5 Требования к алгоритмам работы программы, основанные на информационных потребностях пользователей 17
1.6 Общая постановка задачи 18
Выводы по главе: 18
2 Проектирование 20
2.1 Обоснование выбора средств и методов разработки 20
2.1.1 Выбор языка программирования 20
2.1.2 Структуры входных и выходных данных 42
2.2 Разработка алгоритма параллельной обработки 44
2.3 Особенности реализации используемых алгоритмов обработки и вывода данных 46
Выводы по главе 47
3 Практическая реализация 48
3.1 Описание применявшихся средств отладки программы 48
3.2 Анализ методов и средств тестирования 50
3.3 Составление кейс-тестов 57
3.3 Процесс и результаты тестирования 58
3.4.1. Процесс модульного тестирования 58
3.4.2 Процесс интеграционного тестирования 60
3.4.3 Результаты тестирования 61
Выводы по главе 61
Заключение 63
Список литературы 64
Приложение 1. Текст программы 69

Весь текст будет доступен после покупки

На сегодняшний день все чаще возникают задачи о получении информации с целью изучения местности для использования в самых разнообразных сферах, в частности, разведки местности и ее рельефа в военных операциях, прогнозирования метеорологической ситуации, проведения операций по спасению терпящих бедствие, и т.п. При этом критическим параметром является скорость обработки поступающей информации.
Применение непосредственного наблюдения порой сильно затруднено, так как наблюдателю требуется быстро достичь удобной точки обзора для сбора информации, что нередко сопряжено со значительными затратами времени и средств, а также с опасностью для здоровья и жизни наблюдателя. С течением времени применялись следующие методы:
- применение созданных заранее карт местности для прогнозирования событий, которые могут произойти в будущем;
- сооружение точек обзора для осуществления удаленного наблюдения вкупе с использованием систем получения и отправления сообщений (сигнальные жесты, огни, голубиная почта);
- применение воздушных шаров для проведения разведки с небольшой высоты, а в дальнейшем и дирижаблей;
- использование разведывательных самолетов, управляемых пилотом;
- съемка местности с орбитальных спутников, оборудованных модулями получения и передачи изображений.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Анализ предметной области

1.1 Предварительные анализы

В настоящее время российские БПЛА применяются по 5 штатским направлениям кроме ВПК. Точнее: чрезвычайные ситуации (поиск которые важно предостереженье ЧС, спасательные операции и так далее); безопасность (охрана объектов и которые важно, но также их обнаружение); мониторинг (АЭС, ЛЭП, земляные, лесные, нефтегазовые, водные ресурсы, сельскохозяйственное производственные и так далее); аэрофотосъемка (геодезия, картография, авиаучет); наука (исследования Арктики, исследование оборудования, НИОКР).
Беспилотные самолеты использовались, до этого всего, для мониторинга линейных и площадных участков местности. БПЛА способны преодолевать огромные расстояния, исполняя труднейшую аэросъемку онлайн при всех метеорологических критериях и в любое время суток. Максимальные эффективность исполняемых задач и качество работы вероятны на расстояние не более 70 километров от места его запускного базирования. Развиваемая скорость достигает значения до 400 км/час. Время нахождения в полете состовляет от 30 минут до 8 часов. [4]
Сейчас везде употребляются два метода получения снимков местности: съемка с БПЛА и орбитальная съемка. Современный беспилотный самолет может успешно соперничать со спутником на собственной высоте полета. Отслеживая все, что делается на территории площадью около одного миллиона квадратных км, он лично становится собственного рода аэродинамическим спутником. Беспилотные самолеты могут соперничать со спутниками и в сфере творения навигационных систем и телекоммуникационных сетей. На БПЛА можно возложить постоянное круглосуточное наблюдение за поверхностью Земли в широком спектре частот.
Чтобы следить за каким-либо объектом либо вести фото и видеосъемку из космоса, необходимы 24 спутника, но при данных критериях информация от них будет поступать всего один раз в час. Данное ограничение возникает из-за того, что спутник находится над объектом наблюдения всего 15-20 минут, а потом уходит из зоны его видимости и возвращается, а именно это место, совершив оборот вокруг Земли. Объект же за этот период времени уходит из данной точки, так как Земля вертится, и опять как оказалось в ней только через 24 часа. В небольшом отличии от спутника, беспилотный самолет аккомпанирует точку Наблюдения посовременнее. Проработав на высоте около 20 км более суток, он возвращается на базу, а его сменяет другой. И при всем этом цена одного спутника составляет порядка 100 миллионов долларов, 24 спутника - 2,4 миллиарда соответственно. В противовес этому цена 3-х современных беспилотных летательных аппаратов с наземной инфраструктурой составит немногим более 30 миллионов долларов.
Беспилотные летательные аппараты позволяют решать целый диапазон прикладных и научных задач, связанных с экологией, геологией, зоологией, сельскохозяйственным производством, с изучением атмосферного климата, метеорологией и поиском нужных ископаемых. Примерами могут служить наблюдения за миграцией птиц, косяков рыбы, млекопитающих, конфигурацией ледовой обстановки на реках и прочих метеоусловий, перемещением транспорта и людей, движением судов, проведение аэрофотосъемки и личной видеосъемки, радиационной и радиолокационной разведки, многоспектрального мониторинга поверхности, проникающего вглубь поверхности Земли до 100 метров. [5]
Учитывая характеристики БПЛА, хорошим решением задачи поиска объекта либо исследования местности является применение камеры высочайшего разрешения на борту беспилотного летательного аппарата в общей сложности с применением сервисов географических карт для получения первичной информации о местности, которая сохраняется в виде отдельных изображений. При съемке с высочайшим разрешением с наивысшей точки высоты и использовании широкого объектива камеры, нерационально беречь приобретенные данные в формате видео, так как при максимальном разрешении снимков и высокой скорости беспилотного летательного аппарата можно считать, что движение снимаемых объектов некардинально.
Нужно учитывать возможность поступления больших объемов информации, что совместно с необходимостью проведения ее обработки более быстрым методом предполагает творение параллельного метода работы ПМ, в процессе исполненья которого происходит блочная обработка данных.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Официальный сайт промышленного холдинга «ТСК» // Что такое GNSS? [Электронный ресурс]. – ООО «МНПО Спектр», с. 2008–2016. – Режим доступа: http://www.mnpo-spektr.ru/articles/gnss.php [дата обращения: 14.05.2023]
2. Свободная интернет-энциклопедия Wikipedia // Rich Client Platform [Электронный ресурс]. – НКО «Фонд Викимедиа», с. 2003–2016. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Rich_Client_Platform [дата обращения: 01.05.2023]
3. Издание о бизнесе и технологиях EquipNet.ru // Беспилотники: воздушные роботы мирного назначения [Электронный ресурс]. – ООО «Гипер-Пресс», с. 2000-2016.
– Режим доступа: http://www.equipnet.ru/articles/hi-tech/hi-tech_1478.html [дата обращения: 01.04.2023]
4. Портал журнала «Наука и жизнь» // Беспилотные самолеты: максимум возможностей [Электронный ресурс]. – АНО Редакция журнала «Наука и жизнь», с. 2005–2016. – Режим доступа: http://www.nkj.ru/archive/articles/4323/ [дата обращения: 01.04.2023]
5. Официальный сайт ООО «РУСГЕОКОМ» // БПЛА Supercam S350f [Электронный ресурс]. – ООО «РУСГЕОКОМ», с. 2010–2016. – Режим доступа: http://www.rusgeocom.ru/bpla-supercam-s350f [дата обращения: 13.04.2023]
6. Официальный сайт ООО «ГЕОСалют» // Геодезический БПЛА Supercam S350f [Электронный ресурс]. – ООО «ГЕОСалют», с. 2012–2016. – Режим доступа: http://www.geosalut.ru/bpla/bpla-s350-f/ [дата обращения: 13.04.2023]
7. The Open Source Geospatial Foundation // gvSIG info sheet [Электронный ресурс]. – gvSIG Association, c. 2009–2016. – Режим доступа: http://www.osgeo.org/gvsig [дата обращения: 01.04.2023]
8. Официальный сайт GRASS GIS // GRASS GIS - Home [Электронный ресурс]. – GRASS Development Team, c. 1998–2016. – Режим доступа: http://grass.osgeo.org/ [дата обращения: 01.04.2023]
9. Официальный сайт QGIS // Обзор QGIS [Электронный ресурс]. – QGIS Development Team, с. 2002–2016. – Режим доступа: http://qgis.org/ru/site/about/index.html [дата обращения: 01.04.2023]

Весь текст будет доступен после покупки