Комплекс управления движением системы автопилотирования БПЛА


picture

picture

picture

Поддерживаемые платформы

Cамолет: классическая схема, бесхвостка, летающее крыло

maps
maps

Вертолёт: классическая схема, мультикоптер

maps
maps

Мобильные робототехнические средства

maps
maps
maps

Состав комплекса управления движением БПЛА:

Информационные стыки
  • RS-232 3 шт.;
  • RS-485 3 шт.;
  • Ethernet 10/100;
  • USB Host;
  • метка времени для синхронизации с полезной нагрузкой.
picture

picnure

Вычислитель

  • Архитектура процессора ARM;
  • Объём оперативной памяти от 64 Мб;
  • Энергозависимая память с защищённой от сбоев файловой системой;
  • Обновление ПО через интернет.

Инерциальная навигационная система

В автопилот встроена микромеханическая инерциальная навигационная
система, которая обладает:

  • встроенной термокомпенсацией;
  • встроенной виброизоляцией (опция);
  • предстартовой и непрерывной полётной самодиагностикой
    чувствительных элементов.

Возможна установка специальных датчиков под требования заказчика.

picture

picture

Система воздушных сигналов

  • Измерение барометрической высоты;
  • Измерение воздушной скорости;
  • Автоматическая предполётная установка нулевого положения;
  • Непрерывная самодиагностика.

Спутниковая навигационная система

  • Встроенный отечественный приёмник ГЛОНАСС / GPS / GALILEO;
  • Диагностика целостности антенны;
  • Мониторинг состояния решения;
  • Поддержка дифференциального режима;
  • Опционально высокоточный ГЛОНАСС / GPS приёмник с фазовым дифференциальным режимом,
    работа в реальном времени или в пост-обработке.
maps

maps

Расширение навигационных измерений

Алгоритмы получения навигационного решения абстрагированы
от измерительных средств, поэтому система навигационных
измерений может быть интегрирована с внешними навигационными
измерительными устройствами через стандартные интерфейсы.

Защищённая операционная система реального времени

Программное обеспечение автопилота строится на базе ОСРВ QNX Neutrino
(двоична совместима с КПДА.10964-01) и позволяет выстраивать масштабируемую
программную структуру с использованием POSIX стандартов.

  • Работа в защищённом режиме;
  • Кроссплатформенность (x86, ARM, PowerPC, MIPS);
  • Поддержка многоядерных процессоров;
  • Распределённые прозрачные вычисления на базе QNX Qnet.
picture

picture


picture

Модульное программное обеспечение

Программная функциональность комплекса основана на использовании
отдельных процессов. Разделение выполнено согласно логике
функциональной законченности и надёжности. Межпроцессное
взаимодействие реализовано через сообщения и система может
быть интегрирована распределённо на нескольких вычислителях
с использованием технологии Qnet.

Основные программные узлы и модули:
  • навигационных измерений;
  • пилотажного САУ;
  • навигационного уровня САУ;
  • радиосвязи;
  • взаимодействия с периферийными устройствами по шинам мультиплексного обмена;
  • сериализации и протоколирования телеметрической информации в энергонезависимую память;
  • сериализации и передачи телеметрической информации по радиоканалу.

Средства имитационного моделирования и тренажа

Комплекс обладает набором инструментов для имитационного
моделирования полёта. Имитация осуществляется за
счет смены режима только у модуля навигационных измерений,
все остальные программные модули функционируют в штатном режиме.
Таким образом, отработка изделия осуществляется наиболее правдоподобно.

Инструменты имитационного моделирования используются
для построения тренажёра по лётной эксплуатации БПЛА.


picture


picture

Инструмент разработчика

Доступен пакет инструментов разработчика, позволяющий формировать программные
модули пользователем платформы с использованием среды разработки QNX на языках C,C++,ADA.

  • Пакет разработчика состоит из API к программным модулям системы, её навигационным,
    управляющим и связным средствам.
  • Расширенный пакет разработчика даёт инструмент для разработки собственных модулей
    навигационно-пилотажного уровня.

Инструменты позволяют реализовать специальные алгоритмы управления, интегрировать собственную полезную нагрузку,
организовать её управление по радиоканалу.

Макроконфигурируемая система автоматического управления

  • Навигационный модуль управления обладает возможностью расширения режимов
    пилотирования за счёт интерпретируемого языка Lua.
  • Пилотажный модуль способен конфигурировать структуру САУ блочно в формате XML,
    формулируя каскады регуляторов.
  • Для САУ самолётного типа доступны готовые пакеты программ с настройками
    в формате XML, характеризующими возможности летательного аппарата.
  • Учебные и исследовательские проекты могут использовать модуль пилотажного
    режима с реализацией контуров САУ на языке Lua.
maps

maps

picture

Контроллер двигателя внутреннего сгорания

  • управление зажиганием;
  • силовая коммутация стартера;
  • управление генератором;
  • мониторинг температуры ДВС;
  • мониторинг вибрации двигателя;
  • управление жалюзи охлаждения,
    пусковой и дроссельной заслонками;
  • возможность расширения за счет
    интерфейса.

Контроллер аккумуляторных батарей

  • измерение линейки напряжений аккумуляторных батарей:
    общее и поэлементно;
  • измерение потребления цифрового тока;
  • измерение потребления силового тока маршевого электродвигателя;
  • управление включением изделия;
  • коммутация силовой линии питания;
  • управление зарядкой (исполнение для ДВС).
picture


picture
picture

Радиомодем командно-телеметрической радиолинии

  • скорость передачи данных 115200 бит/с;
  • интерфейс передачи данных RS-232 / RS-422 / USB;
  • технологический интерфейс RS-485 / USB;
  • измерение интенсивности принимаемого сигнала;
  • мониторинг параметров жизнеобеспечения прибора;
  • изменение несущей частоты, излучаемой мощности;
  • возможность закрытия канала.

Компас

Цифровой магнитный компас ЦМК-01 – это простое средство
комплексирования рысканья для компенсации ухода гироскопов.

Основные особенности:
  • встроенная температурная компенсация;
  • автоматизированная калибровка на изделии после установки;
  • автоматическая докалибровка в полёте;
  • учёт магнитного склонения в регионе дислокации.
picture

picture

Сервопривод

Специально разработанное исполнительное устройство
с возможностями диагностики и считывания положения вала.

Ключевые особенности:
  • диапазон питающих напряжений 8-40 В;
  • бесконтактная обратная связь;
  • измерение напряжения;
  • измерение потребляемого тока;
  • интерфейс RS-485.

Устройство ввода-вывода

Устройство расширения возможностей автопилота
по измерениям и выдаче сигналов:

  • 4 канала измерения напряжения;
  • 4 канала измерения температуры на базе термисторов;
  • 2 канала измерения температуры с термопары;
  • 8 каналов цифровых измерений: измерение длины импульса,
    измерение периода и частоты импульсов,
    измерение дискретного состояния;
  • режим захвата ручного управления с ШИМ сигналов РУ,
    поддержка захвата шины S-BUS (Futaba);
  • 16 каналов ШИМ для сервоприводов, либо дискретного сигнала
picture

Сетевая архитектура наземного комплекса управления

В комплексе реализована клиент-серверная модель построения командно-телеметрического взаимодействия автоматизированного рабочего места оператора и объекта. В наземном комплексе формируется сервер, который отвечает на взаимодействие и распределение доступа к радиоканалу по запросам операторов. За счёт структуры реализуется возможность одновременного управления одним объектом с нескольких рабочих мест. Контекст взаимодействия с объектом автоматически синхронизируется между рабочими местами, максимальное количество которых технически не ограничено. Данная возможность упрощает процесс создания ситуационного центра с использованием комплекса, позволяет распределять обязанности между операторами при штатной работе, а также в исследовательском или испытательном процессах.

Инфраструктурный механизм формирования и интерпретации команд полностью изолирован от прикладного уровня, что позволяет свободно расширять комплекс со стороны наземного и бортового сегментов.

Инструмент анализа данных объективного контроля

Эргономичный инструмент для анализа телеметрической
информации при проведении испытаний, расследований
происшествий.

Основные особенности:
  • анализ данных в постобработке;
  • визуализация данных в реальном времени;
  • возможности расширения (плагины, интеграция с Python);
  • кроссплатформенность.
picture

picture

Групповое управление

Архитектура комплекса предусматривает контроль за множеством управляемых объектов, со стороны которых имеются следующие возможности:

  • командно-телеметрический обмен между бортовыми комплексами с временным разделением;
  • ретрансляция сигналов управления и телеметрии;
  • автоматическое формирование графа передачи данных на основании взаимного расположения;
  • внедрение прикладного ПО в бортовой вычислитель.

picture

picture

picture

picture

Библиотеки разработки автоматизированного рабочего места

Пользователю доступны библиотеки для внедрения
средств управления объектом в собственный программный
продукт, которое осуществляется по следующим
функциональным узлам:

  • команды-транзакции с гарантией доставки
    и интеграцией в графический интерфейс;
  • бинарные команды без гарантии доставки;
  • приём телеметрии в бинарном виде в реальном
    времени с настраиваемым форматом кадра;
  • приём стандартных данных о состоянии
    объекта и результатах его самодиагностики.

Технические характеристики

Общие характеристики основных узлов комплекса:

Прибор АП-05 РМ-02 ЦМК-01
Масса АП-05 120 г.
АП-05 с УВВ 210 г.
50 г. 30 г.
Габаритные размеры АП-05 135х63х26
АП-05 с УВВ 135х63х36
24х50х70 50х48х12
Напряжение питания 9-36 В
Потребляемая мощность 3 Вт 1 Вт 0,5 Вт
Поддерживаемые интерфейсы RS-232 х 3 шт., RS-485 х 3 шт.
Fast Ethernet, USB Host
RS-232, RS-422 - данные,
RS-485, USB - управление
RS-485
Диапазон рабочих температур от -40° до +60°С

Автопилот АП-05

Производительность вычислителя от 400 MIPS
Объём оперативной памяти от 64 Мбайт
Объём энергозависимой памяти от 256 Мбайт
Погрешность определения тангажа и крена 1° (в динамике 2°)
Погрешность определения линейных координат (СКО) 2 м
0,1 м*
Система спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS

* при использовании дифференциального фазового режима

Радиомодем РМ-02М

Диапазон рабочих частот 2400-2483,5 МГц
Скорость передачи данных 0,25 Мбит/сек
Дальность действия** не менее 30 км
Максимальная выходная мощность передатчика не менее +23 дБм (200 мВт)

** в условиях прямой видимости, КУ антенны ЛА +2 дБи, наземной антенны +18 дБи

Магнитный компас ЦМК-01

Период измерения магнитного поля 20 Гц
Точность определения магнитного азимута

Решаем специальные задачи по техническому заданию заказчика!


    Наши научные статьи по данной теме:

  1. И.В. Макаров, В.И. Кокорин (научный руководитель) "КОМПЛЕКС УПРАВЛЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫМИ ЛЕТАТЕЛЬНЫМИ АППАРАТАМИ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ"
  2. И.В. Макаров А.В. Гребенников "ПРИМЕНЕНИЕ СПУТНИКОВЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ДЛЯ ЗАДАЧ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ"
  3. И.В. Макаров "ОРГАНИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ СРЕДСТВ САМОДИАГНОСТИКИ И МОНИТОРИНГА ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ИЗДЕЛИЯ НА БАЗЕ УНИФИЦИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА УПРАВЛЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫМИ ЛЕТАТЕЛЬНЫМИ АППАРАТАМИ"
  4. И.В. Макаров "ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛЁТА КОМПЛЕКСА БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА"
  5. И.В. Макаров А.Ю. Хорошко "СОЗДАНИЕ КОНФИГУРИРУЕМОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ В СОСТАВЕ УНИФИЦИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА УПРАВЛЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫМИ ЛЕТАТЕЛЬНЫМИ АППАРАТАМИ"