Запечатлевая движение,
Создавая истории

Традиционная система испытаний БПЛА

Много-роторные БПЛА (беспилотные летательные аппараты) широко используются в гражданских и военных областях благодаря своему небольшому размеру, легкому весу, простой конструкции, высокой маневренности, стабильному полету, легкости формирования и совместному выполнению конкретных задач. В последние годы исследования по сложным управляющим алгоритмам много-роторных БПЛА, таким как формирование многосторонних воздушных судов, кооперативный полет нескольких летательных аппаратов и совместное выполнение конкретных задач, постепенно становятся актуальной темой исследований как в стране, так и за рубежом.

Сложные миссии, такие как многоэтапные формирования самолетов и кооперативный полет мультикоптеров, выдвигают более высокие требования к алгоритму его управления. Для обеспечения стабильности и надежности алгоритма управления полетом мультикоптера необходимо провести его тестирование. Поэтому необходимо создать удобную, эффективную и надежную платформу для тестирования алгоритмов управления.

Платформа тестирования алгоритма управления обычным много-роторным БПЛА показана на следующем рисунке. Глобальная навигационная система GPS предоставляет информацию о положении и скорости для много-роторных летательных аппаратов, а ИМУ на корпусе аппарата измеряет его угловые координаты по трем осям, угловую скорость и ускорение, которые затем передаются в систему управления много-роторного аппарата. После обработки алгоритмом полетного управления и алгоритмом планирования маршрута управляется двигатель, чтобы осуществить управление полетом много-роторного БПЛА.

Однако такая платформа имеет следующие недостатки:

1) значительно зависит от экологических факторов. GPS не может работать в помещениях, поэтому экспериментальная платформа может быть построена только на улице, что легко подвержено влиянию погодных факторов.

2) Точность позиционирования тестовой платформы недостаточно высока. Обычно точность позиционирования GPS составляет метры или сантиметры, что не позволяет достигнуть миллиметровой точности, и она значительно зависит от места испытания. Например, близлежащие здания могут влиять на точность, что негативно сказывается на эксперименте с многофюзеляжными формированиями.

Система беспилотного летательного аппарата для помещений на основе системы захвата движений

Таким образом, чтобы решить указанные выше проблемы, доктор Лю Бо из Авиатиного колледжа Харбинского института технологии, основываясь на оптической 3D системе захвата движения NOKOV, построил систему тестирования много-роторных БПЛА для испытаний сложных управляющих алгоритмов. Эта система может предоставлять точную информацию о положении и ориентации много-роторных БПЛА, а также может использоваться в качестве платформы для тестирования управляющих алгоритмов, таких как одноблочные роторные системы и наземные транспортные средства.

Экспериментальная система в основном состоит из следующих частей: оптической системы захвата движений NOKOV, рабочего компьютера (с установленным программным обеспечением для захвата движений), компьютера (с установленной QT наземной станцией) и много роторного БПЛА. Среди них оптическая 3D система захвата движений NOKOV (Метрика) включает 16 камер захвата движений Mars 2H, которые могут излучать инфракрасный свет с определённой длиной волны. На БПЛА размещены маркеры, отражающие инфракрасный свет. После калибровки камер захвата движений координаты пространственных позиций маркеров могут быть захвачены в реальном времени, а собранные данные могут передаваться на рабочий компьютер на земле в режиме реального времени по сети Gigabit Ethernet. Программное обеспечение Seeker, работащее на рабочем компьютере, может рассчитывать информацию о позициях всех маркерных точек, а также данные о шести степенях свободы положения и угла ориентации жесткого тела, составленного из маркеров, а затем передавать информацию о положении и ориентации жесткого тела на QT наземную станцию в реальном времени через VRPN связь. Конкретный процесс показан на рисунке:

Экспериментальная платформа устраняет недостаток традиционной экспериментальной платформы, подверженной влиянию GPS в уличной среде, и повышает точность позиционирования до подмиллиметрового уровня, что предоставляет новый метод исследования для разработки алгоритма управления мультиракетными БПЛА и расширяет возможности для будущих исследований. В качестве отечественной системы оптического захвата движения, оптическая 3D система захвата движения NOKOV имеет множество партнеров в китайских университетах, что способствует повышению уровня научных исследований в стране.