0:00
[МУЗЫКА]
[МУЗЫКА]
Здравствуйте!
В этом уроке мы рассмотрим устройство блока управления беспилотного летательного
аппарата.
Итак, центральным звеном управления беспилотника является блок управления или,
как его часто называют, автопилот, хотя отвечает он не только за поддержание
нужной скорости и высоты полета, но и управляет другими системами.
На схеме вы видите как могут быть связаны различные части управления беспилотника.
В центре находится сам блок управления, то есть программируемая микросхема.
Комплекс элементов, который отвечает за определение местоположения аппарата,
называется системой прямого геопозиционирования.
В состав этой системы обычно входит GPS-приемник,
инерциальная навигационная система, могут быть другие датчики,
например инклинометры, магнитный компас и другие.
Они в реальном времени поставляют навигационную информацию
для блока автопилота.
Через широтно-импульсную модуляцию блок
управления связан с приемником пульта дистанционного управления, который,
соответственно, получает сигналы с земли с пульта,
а также с органами управления БПЛА, то есть с исполнительными механизмами.
Также на схеме вы видите блок питания, который поставляет энергию всем системам,
и самое главное – полезную нагрузку, о чем мы будем говорить далее,
это подвес, камеры, сканеры и другие устройства.
Наиболее популярные блоки управления в России – это решения
фирмы DJI, например платы семейства NAZA.
Вы видите на иллюстрации схему их 4-х компонентов и справа как она установлена,
как она реализована на платформе коптера.
И второе – это микросхема семейства Arduino,
например Ardocopter или Ardopilot,
которые также непосредственно предназначены для использования на разных
беспилотных летательных аппаратах, автомобилях и других средствах.
Решения Arduino,
на мой взгляд, представляются более универсальными и дают больше возможностей.
По оценкам компании «Совзонд»,
в России около 75 % автопилотов создается собственной разработки,
а 25 % используются готовые, созданные для авиамоделей.
На следующем слайде вы видите схему системы навигации БПЛА.
На этом хотелось бы остановиться немного подробней.
На самом деле, на беспилотнике их может быть даже две: одна в составе автопилота,
вторая, например, точно геодезическая.
Обычно для навигации в автопилотах используются дешевые
одночастотные кодовые GPS-приемники.
Такие приемники могут выдавать координаты с точностью, может быть, 2 или 5 метров.
Их показания записываются и далее могут служить только как предварительные
элементы внешнего ориентирования при обработке снимков.
В последнее время некоторые разработчики стали использовать
двухчастотные двухсистемные GPS-приемники, соответственно они
используют системы как GPS, так и ГЛОНАСС, которые работают в режиме кинематика.
Их измерения в режиме постобработки могут быть уравнены с данными от базовых
станций – их также называют станциями наземного обеспечения – это станции,
GPS-приемники, которые устанавливаются на пункты с известными координатами.
Таким образом, навигационное решение в постобработке,
повторяю, может быть получено с точностью первых сантиметров: 1–3 см,
как вы видите в таблице.
В свою очередь, вторая часть блока системы геопозиционирования
– это инерциальные навигационные системы – также бывают различного уровня точности и,
соответственно, стоимости, от самых простых до весьма-весьма точных.
В составе автопилота такие системы позволяют получить, может быть,
только 1° или десятые доли градуса.
В то время как точные IMU достигают
сотых или даже нескольких тысячных долей градусов.
Причем углы крен, тангаж обычно определяются хуже,
курсовой угол определяется точнее.
Таким образом, геодезические системы прямого геопозиционирования позволяют
получить в постобработке точные координаты и углы внешнего ориентирования снимков для
того, чтобы в дальнейшем их использовать в фотограмметрической обработке.
Этот принцип, например,
составляет основу точности работы систем воздушного лазерного сканирования.
Наверняка вы зададитесь вопросом: какой аппарат будет лучше?
Произведенный промышленно или самодельный?
Однозначного ответа тут безусловно нет.
На слайде сверху представлен DJI Phantom.
Это коптер, серия Phantom – одна из наиболее
распространенных моделей в России.
Он достаточно доступен по цене.
Это полностью готовое решение, снабженное 20-мегапиксельной камерой,
которая закреплена на двухосевом подвесе,
имеет наземную станцию управления полетом, которая включает яркий экран,
и способна управлять как траекторией полета, так и камерой.
Плюсом такой системы безусловно является ее высокая надежность.
В то же время, достоинством самодельного аппарата может быть возможность
решения каких-то особых задач, для которых он, вероятно, и создавался.
В настоящее время в России имеется большой ассортимент компонентов и запасных
частей для производства всевозможных беспилотников по очень доступным ценам.
Казаков Эдуард ЭдуардовичНаучный сотрудник
Мазурок Артём ВладимировичРуководитель отдела аэрофотосъемки
Тюрин Сергей ВячеславовичДоцент
