Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка перспективной системы управления мультироторными БПЛА малых и сверхмалых размеров

Сведения об участнике
ФИО
Кукушкин Даниил Александрович
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Информационные технологии и вычислительные системы
Раздел области наук
Информационные технологии
Тема
Разработка перспективной системы управления мультироторными БПЛА малых и сверхмалых размеров
Резюме
Проект заключается в исследовании и разработке системы управления для мультироторных БПЛА малых и сверхмалых размеров, ключевыми возможностями которой являются: возможность пролетать часть заданного маршрута без спутникового навигационного сигнала, возможность группового взаимодействия для уточнения своего положения, съемка и передача цифрового видеосигнала на портативные устройства
Ключевые слова
Мультироторные БПЛА, система управления, мультиагентные системы, передача цифрового видеосигнала, компьютерное зрение
Цели и задачи
Целью проекта является разработать систему управления для мультироторных БПЛА, которая включает электронные составляющие и программное обеспечение, позволяющее реализовать следующие возможности: сетевое взаимодействие в группе аппаратов; автономное передвижение по маршруту без спутниковой навигации, группой или по одному; передача цифрового видеосигнала на расстояние нескольких километров.
Введение

На данный момент реализованы системы автопилотирования для мультироторных систем средних и крупных размеров, от 300 грамм и выше, однако они обладают рядом принципиальных ограничений. Один из важнейших параметров для автономных беспилотных систем это надежность и помехоустойчивость, поскольку системы связи и системы оценки ориентации аппарата в пространстве работают хорошо не в любых условиях. Например вблизи металлоконструкций появляются некомпенсируемые наводки на датчики магнитного поля, что в свою очередь влечет за собой сбой спутниковой навигации, такой же эффект проявляется и около линий электропередачи. На лучших системах сегодня в случае помехи аппарат в аварийном режиме завершит миссию, что уже лучше чем полная потеря устройства.

Методы и материалы

Для решения задачи навигации при наличии магнитных наводок или при отсуствии спутникового сигнала предлагаются следующие подходы. Основной и исследуемый на данный момент подход заключается в получении и обработке изображения с камеры, направленной вертикально вниз, т.е. картинки под аппаратом. Далее, при получении серии изображений хорошего разрешения и четкости, также при наличии информации о высоте устройства над ладшафтом можно вычислить вектор скорости аппарата в горизонтальной плоскости. Если данную операцию проводить с достаточной точностью, то есть возможность интегрировать данные показания для получения траектории движения, что в свою очередь позволит проходить те участки маршрута, где наблюдаются помехи или отсутствие навигационного сигнала. Данный подход применим к одному аппарату, с возможностью пролета без потери маршрута на дистанциях в сотни метров, однако принципиальное повышение данной дистанции в случае одиночной миссии затруднено в силу ряда причин. Этот предел по дальности можно преодолеть при объединении в сеть нескольких идентичных устройств следующих по одному маршруту, при наличии информационного взаимодействия в этой сеит возможна корректровка ошибок каждого их отдельных аппаратов ошибками с других устройств, что в свою очередь ведет к шорошему устреднению накапливающихся ошибок и увеличению дистанции атономных полетов без спутниковой навигации.

Описание и обсуждение результатов

На данный момент создан рабочий прототип системы с видеостабилизацией для аппарата помещающегося на ладони, проверена принципиальная возможность создания полноценной системы управления в таком форм-факторе, исследованы и адаптированы алгоритмы обработки изоборажения для получения оптического потока, преобразуемого затем в вектор горизотальной скорости. Следующим этапом работы является создание стабильной версии данного программно-аппаратного комплекта для дальнейшего производства нескольких однотипных устройств, с последующим проведением групповых испытаний.

Используемые источники
https://pixhawk.org
https://www.google.com
https://ru.wikipedia.org
Information about the project
Surname Name
Kukushkin Daniil
Project title
Developing control system for small and ultra-small multirotor UAV
Summary of the project
The project is in the research and development control system for small and ultra-small multirotor UAV, key features of the system which are: the ability to fly part of the specified route without a satellite navigation signal, the possibility of group interaction to clarify its position, recording and transmission of digital video to portable devices.
Keywords
control system for multirotor UAV, multi-agent systems, transmission of digital video, computer vision