ОГЛЯД ТЕХНІЧНИХ ТА ПРОГРАМНИХ ЗАСОБІВ КЕРУВАННЯ БПЛА

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2024.2.24

Ключові слова:

дрон, БПЛА, технічні засоби, програмні засоби, управління, контролер польоту, автопілот, планування маршрутів.

Анотація

Стаття присвячена огляду технічних та програмних засобів керування безпілотними літальними апаратами (БПЛА), що є актуальною темою у сучасній робототехніці та авіаційній індустрії. Розвиток безпілотних літальних апаратів породжує попит на комплексні технології та програмне забезпечення, які забезпечують ефективне управління та навігацію цими системами. У статті розглядаються основні аспекти технічних засобів керування БПЛА, включаючи контролери польоту, сенсори, системи стабілізації, комунікаційні системи, апаратне та програмне забезпечення для управління рухом та збору даних. Описано характеристики апаратних засобів, що базуються на архітектурах FPGA, ARM, Atmel та Raspberry Pi. Проведено аналіз доступних програмних засобів керування БПЛА, а саме: ArduPilot, Multiwii, AutoQuad, LibrePilot, AuterionOS та розробки від Dronecode Community. В аналізі визначено сумісність програмних засобів з польотними контролерами. Окремо розглянуто системи управління високого рівня, які дозволяють розробникам створювати власні додатки та інтеграції для різноманітних завдань та додаткових функцій безпілотних літальних апаратів. Виконано порівняння систем управління високого рівня між собою за наступними критеріями: модульність структури, підтримка БПЛА різної конструкції, підтримка акроконтролю повітряного судна, підтримка багатоагентності, підтримка багатьох польотних платформ, плагіно-орієнтованість архітектури, використане проміжне програмне забезпечення, відкрите програмне забезпечення. Приведена у роботі порівняльна інформація програмних та апаратних засобів та систем високого рівня покликана спростити задачу остаточного вибору засобів керування БПЛА. Ця потреба виникає через зростання числа галузей, де використовуються безпілотні літальні апарати. Під час проведення дослідження виявлено існування великої кількості як технічних, так і програмних засобів керування БПЛА. Для проведення огляду були взяті найбільш відомі з них.

Посилання

Chengqi X., Cen Q., Yan Z. Design and research of human-computer interaction interface in autopilot system of aircrafts. 2009 IEEE 10th International Conference on Computer-Aided Industrial Design & Conceptual Design. 2009. С. 1498–1501. https://doi.org/10.1109/CAIDCD.2009.5374997.

Sabikan S., Nawawi S. W. Open-Source Project (OSPs) Platform for Outdoor Quadcopter. Journal of Advanced Research Design. 2016. Т. 24, № 1.

Groves P. D. Principles of GNSS, Inertial, and Multisensor Integrated Navigation Systems, Second Edition. Artech House, 2013.

D. Perez et al. A ground control station for a multi-UAV surveillance system: design and validation in field experiments. Journal of Intelligent & Robotic Systems. 2013. Т. 69. С. 119–130. https://doi.org/10.1007/s10846-012-9759-5.

L. Meier et al. PIXHAWK: A system for autonomous flight using onboard computer vision. 2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), Shanghai, China, 9–13 May 2011. 2011. Pp. 2992-2997. https://doi.org/10.1109/icra.2011.5980229.

Gabriel D. L., Meyer J., du Plessis F. Brushless DC motor characterisation and selection for a fixed wing UAV.AFRICON 2011, Victoria Falls, Livingstone, Zambia, 13–15 sept. 2011 р. 2011. https://doi.org/10.1109/afrcon.2011.6072087.

L. Meier et al. PIXHAWK: A micro aerial vehicle design for autonomous flight using onboard computer vision. Autonomous Robots. 2012. Т. 33, № 1-2. Pp. 21–39. https://doi.org/10.1007/s10514-012-9281-4.

P. Brisset et al. The paparazzi solution. 2006. MAV 2006, 2nd US-European competition and workshop on microair vehicles.

E. Baskaya et al. Flexible open architecture for UASs integration into the airspace: Paparazzi autopilot system. 2016 IEEE/AIAA 35th Digital Avionics Systems Conference (DASC), Sacramento, CA, USA, 25–29 sept. 2016. 2016. https:://doi.org/10.1109/dasc.2016.7778016.

Ardupilot Mega. Ardupilot. URL: https://www.ardupilot.co.uk (date of access: 23.04.2024).

Use-Cases and Applications – Copter documentation. ArduPilot. URL: https://ardupilot.org/copter/docs/commonuse-cases-and-applications.html (date of access: 23.04.2024).

Google Code Archive – MultiWii flight controller source code. Google Code. URL: https://code.google.com/archive/p/multiwii (date of access: 23.04.2024).

MultiWii home web page. MultiWii. URL: http://www.multiwii.com (date of access: 23.04.2024).

AutoQuad Flight Control Firmware. GitHub. URL: https://github.com/mpaperno/aq_flight_control (дата звернення: 23.04.2024).

AutoQuad | Autonomous Multi Rotor Vehicle Controller. AutoQuad. URL: http://autoquad.org (date of access: 23.04.2024).

The LibrePilot open source project. LibrePilot. URL: https://www.librepilot.org (date of access: 23.04.2024).

The Dronecode Foundation. Dronecode Foundation. URL: https://www.dronecode.org/ (дата звернення: 23.04.2024).

J. L. Sanchez-Lopez et al. AEROSTACK: An architecture and open-source software framework for aerial robotics. 2016 International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS), Arlington, VA, 7–10 june 2016. 2016. https://doi.org/10.1109/icuas.2016.7502591.

T. Baca et al. The MRS UAV System: Pushing the Frontiers of Reproducible Research, Real-world Deployment, and Education with Autonomous Unmanned Aerial Vehicles. Journal of Intelligent & Robotic Systems. 2021. Т. 102, № 1. https://doi.org/10.1007/s10846-021-01383-5.

P. Foehn et al. Agilicious: Open-source and open-hardware agile quadrotor for vision-based flight. Science Robotics. 2022. Т. 7, № 67. https://doi.org/10.1126/scirobotics.abl6259.

K. Mohta et al. Fast, autonomous flight in GPS-denied and cluttered environments. Journal of Field Robotics. 2017. Т. 35, № 1. Pp. 101–120. https://doi.org/10.1002/rob.21774.

Pichierri L., Testa A., Notarstefano G. CrazyChoir: Flying Swarms of Crazyflie Quadrotors in ROS 2. IEEE Robotics and Automation Letters. 2023.Pp. 1–8. https://doi.org/10.1109/lra.2023.3286814.

F. Real et al. Unmanned aerial vehicle abstraction layer: An abstraction layer to operate unmanned aerial vehicles. International Journal of Advanced Robotic Systems. 2020. Т. 17, № 4. Article no 172988142092501. https://doi.org/10.1177/1729881420925011.

K. Xiao et al. XTDrone: A Customizable Multi-rotor UAVs Simulation Platform. 2020 4th International Conference on Robotics and Automation Sciences (ICRAS), Wuhan, China, 12–14 june 2020. 2020. https://doi.org/10.1109/icras49812.2020.9134922.

F. Furrer et al. RotorS–A Modular Gazebo MAV Simulator. Studies in Computational Intelligence. Cham, 2016. Pp. 595–625. https://doi.org/10.1007/978-3-319-26054-9_23.

GitHub – generalized-intelligence/GAAS: GAAS is an open-source program designed for fully autonomous VTOL (a.k.a flying cars) and drones. GitHub. URL: https://github.com/generalized-intelligence/GAAS (date of access: 23.04.2024).

M. Fernandez-Cortizas et al. Aerostack2: A Software Framework for Developing Multi-robot Aerial Systems. 2023.

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-07-02