Автопилоты для дронов: особенности работы

2 октября в 16:00

843

Автопилоты для дронов: особенности работы


Автопилот – важнейший элемент управления БПЛА

Беспилотные летательные аппараты и дроны есть уже практически во всех крупных хозяйствах. Разработчики постоянно увеличивают функциональность продукции, расширяя круг задач, решаемых с их помощью. Это требует оснащения летательных аппаратов сложным и дорогим оборудованием. Автопилот – важнейший элемент управления БПЛА. В основе его работы лежит алгоритм, состоящий из действий:

- определения положения летательного аппарата;

- сравнения действительного положения с заданным;

- коррекции положения путём выработки команд в виде широтно-импульсных сигналов.

автопилот

Модуль автопилота. Источник: lockheedmartin.com

В состав автопилота входит: интегрированная навигационная система, приёмник спутниковой навигационной системы (GPS), модуль автопилота.

Современные автопилоты оборудованы интегрированными инерциально-спутниковыми навигационными системами (ИНС/СНС). Интегрированная навигационная система — объединяет две системы, одна из которых основана на свойствах инерции тел, а вторая на спутниковом ориентировании. Система совмещает достоинства двух методов, обеспечивая высокую точность навигации и функциональность с низкой стоимостью и возможностью эксплуатации при отсутствии внешних источников информации.

Модуль автопилота весит не более 50 граммов и включает в себя мощный процессор, датчики систем ориентации и навигации (датчики статического давления, датчики динамического давления, трёхосевые акселерометры, трёхосевые угловые датчики, трёхосевые магнитометры), датчики контроля заряда батареи, порты USB для подключения дополнительных датчиков. На основании показаний датчиков производится стабилизация БПЛА. Модуль автопилота обрабатывает сигналы, вырабатывая команды несущим винтам.

Движение БПЛА осуществляется путём контроля трёх режимов  углового движения – тангажа, рыскания, крена. Трёхконтурный PID-регулятор отслеживает положение БПЛА, вырабатывая курсовой угол.

Для чего используются в сельском хозяйстве?

Трекинг дрона

Источник: canacopegdl.com

Если дистанционное управление БПЛА требует значительной профессиональной подготовки, то благодаря автопилоту задача упрощается. Появляется возможность ночной эксплуатации (что особенно важно для сельского хозяйства), выполнения задач на большом удалении от места базирования, снижаются требования к обслуживающему устройство персоналу.

Автопилотами оборудуются не все БПЛА и дроны. Недорогие модели, предназначенные для любительской съёмки, управляются дистанционно. Производители устанавливают автопилоты на модели, выполняющие задачи по мониторингу состояния посевов, обмеру полей, созданию ортофотопланов, внесению средств защиты растений и других, в зависимости от дополнительно установленного на беспилотный аппарат оборудования.

Автопилот выполняет функции по стабилизации камеры фотоаппарата, синхронизирует срабатывание затвора, обеспечивает высокую мобильность БПЛА. Запрограммированный маршрут может содержать до 255 поворотных точек координат, каждая из которых характеризуется высотой и скоростью прохождения.

Практически все современные автопилоты оборудованы системой позиционирования GPS, многие оборудованы системой GLONASS. На отдельных моделях на автопилотах установлены системы Baidu (Dronee DroneePLANE), RTK GPS (AeroDrone DR-60), GNSS Interial navigation unit (модели Ukrspecsystems).   

Информация о ходе полёте отправляется оператору, для осуществления контроля. Большинство аварий БПЛА вызваны ошибками операторов. В случае аварийной посадки, в функции автопилота может входить функция выпуска парашюта, что убережет аппарат от повреждений при падении с большой высоты. В случае снижения заряда батареи или чрезмерного удаления летательного аппарата срабатывает алгоритм возвращения на точку посадки.  

Преимущества эксплуатации БПЛА с автопилотами

Дрон с автопилотом

Источник: px4.io

Сложность управления дронами — один из сдерживающих факторов их распространения. Современные модели, оборудованные интегрированными навигационными системами, доступны по приемлемым ценам. Их эксплуатация является коммерчески выгодной ввиду повышения точности и оперативности полевых и мелиоративных работ, проводимых с учётом полученных сведений.

При проведении аэросъёмки автопилот обеспечивает следование маршруту на значительной высоте с отклонением от маршрута не превышающем 15 метров, подобная точность невозможна при других режимах управления полёта.

Покрываемая за один вылет, снабжённого автопилотом беспилотника, площадь от 50 до нескольких сотен гектар, в зависимости от модели. Беспилотный комплекс Ukrspecsystems PD-1 способный выполнять функции по мониторингу посевов, обмеру полей, созданию ортофотопланов способен покрывать до 6000 га, находясь в полёте до 600 минут. Без наличия на борту БПЛА автопилота, выполнение подобного объёма работы в кратчайшие сроки было бы невозможным. Такие аппараты целесообразно применять крупным хозяйствам с большими объёмами посевных площадей.

На многих БПЛА предусмотрено так же ручное дистанционное пилотирование и полуавтоматическое управление, но управление с помощью автопилота является наиболее востребованным со стороны аграриев.

Какие эффективные решения уже существуют

Развитие технологий управления дронами движется в сторону полной автоматизации. Так самозарядный, автономный БПЛА Scout, промышленной компании American Robotics, оборудован многоспектральными и визуальными камерами. В комплекте с водонепроницаемой станцией он способен автономно выполнять ежедневные полёты, обрабатывая и передавая данные фермеру.

Подобной системой автономной работы оснащён беспилотник Jack компании Aerovinci (Нидерланды). Дрон сам взлетает из автономной станции DroneDock, выполняет полётное задание и приземляется. До следующего вылета происходит автоматическая подзарядка. Для крупных хозяйств возможно установка нескольких подстанций с дронами, работа которых будет синхронизирована. Это позволит покрыть любую используемую площадь.

Беспилотники Phoenix 2 компании AgDrone оборудованы системой AgDrone System, которая хорошо взаимодействует с бортовыми компьютерами сельхозтехники. По словам разработчика, модель имеет наивысший, по сравнению с конкурентами, уровень точности за счёт наличия множества датчиков, включая Sentera Double 4K Sensor и Sentera Quad Sensor.

Модели дронов AeroDrone DR-60 и DJI Agras MG-1S разработаны для внесения средств защиты растений и на ряду с ручным управлением имеют автопилот.

Состояние украинского рынка

Украинский рынок дронов активно развивается. Компания Fly Technology оценивает его в 1 млн  долларов в месяц. Крупные дистрибьюторы иностранных БПЛА и дронов оснащают свои модели автопилотами марок MNAV, Stargate, Kestrel 2.2, MP, Piccolo LT, Uuav 3400, Vector, АП-АВИА и др.

Большинство моделей могут использоваться на БПЛА самолётного, вертолётного и мультироторного типа и могут быть единственной системой управления на борту.

Современные автопилоты способны точно выполнять задания. Отдельные модели имеют резерв для расширения функций, путём подключения дополнительных датчиков и внешних устройств. Они включают модифицируемое под потребности покупателя программное обеспечение.

Простейший и зачастую действенный способ определения лучшего автопилота — посмотреть на его стоимость. Но при подборе автопилота исходить нужно из задач, которые будут решаться дроном и профессиональной подготовки оператора. Нет смысла переплачивать за функции модуля, которые не будут применяться. Большинство разработчиков БПЛА комплектуют свою продукцию автопилотом для решения определённых заданий, исходя из назначения и технических характеристик БПЛА.

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.


AgriGeek

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

bn

Вверх