Автономный полет БПЛА

Автономный полет БПЛА (беспилотного летательного аппарата) обычно осуществляется с использованием GPS-ГЛОНАСС приемника на борту. При этом сигнал GPS-ГЛОНАСС подвержен помехам, может прерываться в условиях городской среды и может быть подавлен или искажен во время военных действий. Такая потеря сигнала может привести к аварийным ситуациям и потере БПЛА. В связи с этим представляет интерес возможность навигации БПЛА независимо от GPS-ГЛОНАСС с использованием как радиосвязи с оператором (при ее наличии), так и инерциальных систем, магнитного компаса, а также визуальной навигации с использованием видеокамеры на борту.

Мы предлагаем несколько подходов решения вопросов навигации без GPS-ГЛОНАСС

1. БПЛА во время выполнения основной задачи производит съемку камерой, направленной вертикально вниз. По результатам этой съемки в реальном времени строится фотосхема, которая привязывается к координатам получаемым от GPS-ГЛОНАСС приемника. Если сигналы GPS-ГЛОНАСС пропадают или теряют достоверность, БПЛА возвращается по отснятой фотосхеме и видеопотоку получаемому с камеры БПЛА.

2. Производится съемка местности, где ожидаются полеты. По результатам съемки изготавливается фотоплан привязанный к местности. Затем БПЛА выполняет полет по видео с бортовой камеры и заранее загруженному фотоплану.

3. То же что и в пункте 2 только фотоплан берется из доступных источников (Яндекс…).

Есть два варианта решения задачи:
  • Обработка видеопотока и телеметрии силами наземного комплекса. Этот путь не требует дополнительных затрат если на БПЛА есть камера и видеопоток в реальном времени передается на наземный комплекс. В этом случае требуется только включить в наземный комплекс, разработанный нами программный модуль и доработать САУ БПЛА на предмет приема координат от внешнего источника (наземного комплекса).
  • Обработка видеопотока и телеметрии на бортовом навигаторе. Этот путь становится возможным благодаря развитию мощности современных процессоров для мобильных систем.
Аварийный возврат БПЛА

До настоящего время такие методы для БПЛА широко не применялись . Были попытки решить эту проблему ручным управлением БПЛА по принимаемому видеопотоку. Но такой подход требует хорошей подготовки оператора, знания им местности в районе полетов, а также отменной подготовки в ориентации на местности.

При использовании инерциальных систем, возврат в точку старта возможен только с большим разбросом из-за накопления погрешности. Анализ, проведенный в работе показывает, что при возврате с расстояния более 4 км среднее отклонение от точки старта превышает 300 м.

Наш же метод требует минимального вмешательства оператора и не требует особой подготовки. При этом возвращает БПЛА в точку старта.

Нами разработаны алгоритмы для аварийного возврата БПЛА при потере GPS по фотоплану, рассчитанному в реальном времени по данным бортовой видеокамеры.

Общая схема возможного аварийного возврата БПЛА при потере GPS следующая.
  • При полете по маршруту строится фотоплан в реальном времени
  • По набору различных признаков:
    • Потеря GPS-ГЛОНАСС
    • Не соответствие данных GPS-ГЛОНАСС и инерциальной системы позиционирования
    • Не соответствие данных GPS-ГЛОНАСС и позиционирование по видео потоку и подложке
    • И др. признакам…
  • После этого БПЛА делает разворот, привязывается с помощью корреляции к построенному фотоплану и возвращается «по своему следу», поддерживая привязку к фотоплану по корреляции

Алгоритмы тестировались по снятому с БПЛА видеофайлу с GPS-привязкой. Результаты показывают, что такой возврат является принципиально возможным как при наличии двусторонней связи с бортом, так и в автономном режиме при наличии на борту достаточно мощного процессора.

Навигация БПЛА по заранее отснятому фотоплану.

Этот подход отличается от предыдущего, тем что он предназначен не для возврата БПЛА при потере сигналов от GPS-ГЛОНАСС приемника, а для выполнения задач при их отсутствии или недостоверности.

Перед полетом загружается заранее отснятый фотоплан привязанный к местности. Стандартно строится задание для БПЛА (трэк и выполняемые задачи). При взлете производится привязка к координатам, далее источником координат становится не приемник GPS-ГЛОНАСС, а процессор обрабатывающий потоковое видео и осуществляющий привязку к загруженному фотоплану.

Возврат к списку