Квадрокоптер, який літає за об'єктом стеження здатний на польоти без участі людини [1]. Більшість цих апаратів реалізовано за принципом: запам'ятовує координати об'єкта і надалі рухається по координатах, що надходять від об'єкта, як за таблицею завдань на переміщення. Причому робота за координатами забезпечує у тому числі контроль висоти польоту по пересіченій місцевості, якою рухається об'єкт.
Для роботи цього принципу управління квадрокоптером необхідна наявність двох умов:
- наявність стійкої можливості визначення координат об'єкта стеження та квадрокоптера, для можливості обчислення чергового напрямку переміщення квадрокоптера;
- наявність стійкого зв'язку між квадрокоптером та об'єктом стеження для вчасного отримання координат об'єкта стеження.
Рішення щодо координат вирішується наявністю GPS сервісів, якщо немає особливих умов експлуатації (що цілком можливо в режимі радіоелектронної боротьби). Друге питання вирішується використанням одного з відомих способів зв'язку на відстані між двома об'єктами (інтернет, радіозв'язок,), які також схильні до впливу елементів боротьби у вигляді глушіння, створення різноманітних перешкод тощо. Таким чином, найпростіший спосіб руху квадрокоптера за координатами об'єкта стеження одночасно і найбільш чутливий до різноманітних перешкод його використання.
В умовах сказаного очевидно, що необхідно мати більш захищений метод супроводу квадрокоптером об'єкта спостереження, і найбільш привабливим є метод спостереження з використанням технічного зору. В цьому випадку вся інформація про переміщення об'єкта може бути сформована обчислювачем на борту квадрокоптера. Забезпечивши належним чином її обробку можна обчислити напрямок руху об'єкта стеження і, відповідно, завдання для переміщення квадрокоптера.
Метою цієї роботи є розробка системи управління квадрокоптером, що забезпечує стеження за об'єктом, що рухається земною поверхнею, з використанням процедури технічного зору. Основною проблемою при вирішенні цього завдання є процес визначення координат об'єкта, що дає можливість сформувати траєкторію польоту квадрокоптера.
Для реалізації стеження на борту квадрокоптера повинна бути оптична електронна система (ОЕС) з електроприводами для можливості позиціонування на об'єкт стеження. Захоплення об'єкта супроводу здійснюється на початковому етапі оператором БПЛА, після чого режим супроводу має відбуватися автоматично.
Рисунок 1 - Поле зору ОЕС
Інформація про положення об'єкта надходить з телевізійного датчика, формується на основі зображення. На рис.1 наведено поле зору датчика із зазначенням координат x, y, що вимірюються від центру екрана. Метою управління є утримання зображення об'єкта в точці з координатами x=0, y=0 (центр екрану), впливаючи на електроприводи гвинтів механізмів квадрокоптера.
Процес управління супроводом доцільно розбити на два етапи. На першому етапі точка спостереження повинна бути виставлена по осі Y екрану в процесі управління квадрокоптером (впливом на канал управління кутом Ейлера – рискання ). На другому етапі впливаючи на швидкість квадрокоптера виставити точку спостереження на центр екрану. Очевидно, навіть якщо в процесі керування утримувати точку об'єкта в центрі екрана – не факт, що квадрокоптер знаходиться над об'єктом. Для позиціонування квадрокоптера над об'єктом необхідно виміряти відстань до об'єкта та мінімізувати цю відстань, не змінюючи висоту польоту квадрокоптера. На рис.2 наведено фрагмент руху квадрокоптера та наземного об’єкта (НЗ) за станом у двох точках руху.
Рисунок 2 – Фрагмент переміщення об’єкта (НЗ) та квадрокоптера
Строго кажучи, знаходження квадрокоптера над об'єктом стеження – це рівність нулю між вертикаллю та напрямком на наземний об’єкт. Досягнення кута нульового значення однозначно говорить про знаходження об’єкта під квадрокоптером (вірно тільки при знаходженні точки стеження на осі Y екрану). Однак у цьому випадку є небезпека того, що висота супроводу змінюватиметься під час руху об’єкта пересіченою місцевістю. Для виключення подібної неоднозначності необхідно контролювати відстань між наземним об’єктом та квадрокоптером (керуючи висоту польоту квадрокоптера), постійно вимірюючи відстань до наземного об’єкта. Шляхів розв'язання задачі визначення дальності відомо багато [2-4], які дозволяють, не знаючи координат об’єкта, визначити відстань до нього. У тому числі можливе використання лазерного далекоміра [5]. Використання далекоміра істотно спрощує завдання вимірювання відстані до об'єкта стеження, дозволяючи уникнути великої кількості обчислень, які потрібні у запропонованих методах [2-4]. Як відомо, далекоміра можливо використовувати на відстанях до 1,5 км, вони мають добру точність (до 5 мм), лазерна точка до 60 мм (забезпечить надійний контакт з об'єктом стеження), захист приладу від дощу, пилу.
У запропонованій статті розглянуто можливості побудови системи стеження за наземним об'єктом із використанням системи технічного зору. Запропонована система дозволяє суттєво спростити побудову, що виявляється захищеною від впливу як перешкод природного характеру, так і штучно створюваних людиною за допомогою різних пристроїв.
Список використаних джерел:
1. Квадрокоптер с функцією «follow me»: дрон, котрий завжди поряд [Електронний ресурс] / Режим доступу: https://rc-hobby.com.ua/infocenter/obzory-i-stati/kvadrokopter-s-funktsiey-_follow-me_-dron_-kotoryy-vsegda-ryadom/
2. Буй Ван Шон Алгоритмы управления летающим роботом при слежении за подвижным объектом / Буй Ван Шон, А. Б. Бушуев, Г. М. Шмигельский, Ю. В. Литвинов, Е. Г. Щаев// Изв. вузов. Приборостроение. 2015. Т. 58, № 8. С. 593—599/
3. Бурага А. В. Сравнительный анализ пассивных методов измерения дальности для малого беспилотного летательного аппарата [Электронный ресурс] / А. В. Бурага, В. М. Костюков // Электронный журнал «МАИ» - 2012. - №53. – С. 1-17. Режим доступу: https://trudymai.ru/published.php?ID=29624&referer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F
4. Нечіпоренко О. М. Система вимірювання висоти польоту квадрокоптера підвищеної надійності. [Електронний ресурс] / Вчені записки ТНУ ім. В. І. Вернадського. Серія: технічні науки. Авіаційна та ракетно-космічна техніка. – 2020. – Т.31 (70) Ч1 №3 – С.32 – 39. https://doi.org/10.32838/TNU-2663-5941/2020.3-1/06.
5. Рындя А. Лазерные дальномеры: виды, применение, принцип работы. [Электронный ресурс] / Каталог товаров интернет-магазина Storgom. Режим доступа: https://storgom.ua/ua/novosti/lazernye-dalnomery-vidy-primenenie-princip-raboty.html
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter