VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) начинают активно внедряться во многие области экономики и уже используются для решения следующих практических задач: поиск очагов лесных пожаров, аэрофотосъёмка, при мониторинге за состоянием трубопроводов, сельскохозяйственных угодий, населённых пунктов и т.д. Многообразие решаемых задач послужило причиной создания различных типов конструкций БПЛА (трикоптеры, самолёты классической компоновки, квадракоптеры, планеры, и другие). Однако, наряду с совершенствованием конструкции, так же достаточно актуальной является задача разработки информационных систем контроля и управления БПЛА.

Основной областью применения БПЛА, контролируемого разрабатываемой информационной системой, предполагается поиск очагов лесных пожаров, таким образом, данный летательный аппарат должен эксплуатироваться в сухую жаркую погоду при температуре от 10 до 50 °С или непродолжительный дождь.

На первом этапе проектирования проанализированы основные аналоги бортовых контроллеров БПЛА, доступные на сегодняшний день на отечественном рынке: Multiwii 328p, Ardupilot mega 2.6, PixHawk 3DR, Naze32, Rabbit. У данных аналогов были выявлены недостатки, которые постараемся преодолеть в данной разработке.

В рамках МОП была реализована UML диаграмма типа USE-CASE, демонстрирующая основные варианты использования проектируемой системы (рисунок 1).

Рисунок 1 – USE-CASE диаграмма системы контроля БПЛА

Проектируемый бортовой контроллер, состоит из модуля сбора данных и модуля управления. Принцип работы модуля управления в диаграмме состояний (рисунок 2). Модуль сбора данных должен осуществлять сбор данных с акселерометра, барометра, магнитометра и гироскопа. С целью минимизации габаритных размеров, решено использовать датчики, выполненные по МЭМС-технологии. Выбраны следующие модели: LIS3DSH, FXAS21002C, LSM9DS0, LPS22HB.

Рисунок 2 – Диаграмма состояний модуля управления

В качестве процессора выбран STM32L100, отличающийся сочетанием режимов низкого энергопотребления и большой вычислительной мощностью. Данный процессор работает в следующих режимах энергопотребления: Run mode 214-180 мкА, Low-power Run mode 10.9-9,0 мкА, Low-power sleep + 1 timer 9.0 мкА,Stop mode + RTC 1.38 мкА, Stop mode (16 wakeup lines) 0.44 мкА, Standby mode + RTC 1.11 мкА, Standby mode (2 wakeup pins) 0.28 мкА. Разработанный макет представлен на рисунке 3, где цифрой 1 обозначены датчики, а цифрой 4 – непосредственно отладочная плата с дисплеем.

 

2

1

 

Рисунок 3 – Разработанный макет Рисунок 4 – Вывод данных с

магнитометра

Разработанная диаграмма, описывающие функционирование системы средствами языка UML, и макет, позволяющий выполнять тестирование и отладку алгоритмов управления, являются основой для дальнейшего проектирования информационной системы контроля БПЛА классической компоновки.

Список использованных источников

1. Деменков Н. П. Модельно-ориентированное проектирование систем управления // Промышленные АСУ и контроллеры.– 2008. – № 11. – С. 66-69.

2. R.Kikutis, D. Rudinskas, ERROR ANALYSIS OF INS ARRANGED IN ARDUPILOT MEGA// SCIENCE – FUTURE OF LITHUANIA / MOKSLAS – LIETUVOS ATEITIS. 2012. Vol 4, No 4 С. 408-413

3. MultiWii. MultiCopter Wiki. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://multicopterwiki.ru/index.php/MultiWii (дата обращения: 10.04.2015).

4. AfroFlight Naze32 Flight Controller Review. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://fpvcentral.net/2013/12/afroflight-naze32-flight-controller-review (дата обращения: 10.04.2015).

5. Володин К.И., Переходов А.И., Модельно-ориентированный подход к сквозному проектированию адаптивных распределенных сенсорных сетей медицинского назначения// Современные наукоемкие технологии. 2014, № 5, С. 121

6. Володин К.И., Применение модельно-ориентированного подхода при сквозном проектировании адаптивных распределенных сенсорных сетей // Инновационные технологии в экономике, информатике и медицине. VIII Межрегиональная научно-практическая конференция студентов и аспирантов. Сборник статей. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. технол. акад.,2011. - 266 с.

7. Михеев М.Ю., Гудков К.В., Гудкова Е.А. Реализация модельно-ориентированного подхода при проектировании системы сбора данных // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – №6;. – Режим доступа: www.science-education.ru/120-16833 (дата обращения: 05.04.2015).

8. Официальный сайт Texas Instruments [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www. ti.com/ - свободный. Дата обращения (дата обращения: 14.04.2015).

9. Официальный сайт Analog Devices [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.analog.com/ - свободный. Дата обращения (дата обращения: 14.04.2015).

10. Официальный сайт STMicroelectronics [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.st.com/ - свободный. Дата обращения (дата обращения: 14.04.2015).

11. Официальный сайт Freescale [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.freescale.com/ - свободный. Дата обращения (дата обращения: 14.04.2015).

Код для цитирования: Скопировать