यूएवी चैलेंज परीक्षण उड़ानों के दौरान मुरैना क्वाड-प्लेन एक वार्षिक घटना है जिसका उद्देश्य यूएवी क्षमताओं का विस्तार करना हैऔर, संयोजन में, दुनिया में सबसे महत्वाकांक्षी रोबोट प्रतियोगिताओं में से एक है। उद्योग पर घटना का प्रभाव काफी बड़ा है: 2014 में, उदाहरण के लिए, अर्दुपिलॉट, पीएक्स 4 और पापाराज़ी जैसी लोकप्रिय परियोजनाओं के नियमित योगदानकर्ताओं ने यूएवी चैलेंज में भाग लिया था, इसलिए वर्तमान में मौजूद इन फ्लाइट कंट्रोलर की कई विशेषताएं इन प्रतियोगिताओं की आवश्यकताओं के प्रभाव में बनाई गई थीं। हर दो साल में, प्रतियोगिता दुनिया भर की टीमों के लिए खुली होती है, और एक ही समय में किसी व्यक्ति को बचाने का मिशन थीम बन जाता है। इस साल, हम यूएवी चैलेंज के तीन प्रारंभिक चरणों को पारित करने वाली दस टीमों की सूची में शामिल होने में भी कामयाब रहे, और अंतिम भाग की घटनाओं के लिए गए, जो 27 सितंबर से 29 सितंबर तक ऑस्ट्रेलिया के डेल्बी में हुई थी। दो महीने पहले समाप्त हुई चुनौती - तब से हमारे छापों को शांत कर दिया गया है,हमने अनुभव का विश्लेषण किया है और अब हम उन दो विमानों का वर्णन करने के लिए तैयार हैं जिनके साथ हम इस कार्यक्रम में पहुंचे थे।

हम MelAvio एवियोनिक्स क्लब, वारसॉ प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के छात्रों का एक संघ है। हम ड्रोन के लिए उनके आवेदन के हिस्से के रूप में प्रोग्रामिंग, इलेक्ट्रॉनिक्स और यांत्रिकी से संबंधित हैं, और हमारे लगभग सभी काम विभिन्न प्रतियोगिताओं की तैयारी में चले जाते हैं, जिनमें से मुख्य हाल ही में यूएवी चैलेंज रहा है। वास्तव में, इस साल मेलावियो ने दूसरी बार चुनौती में भाग लिया: इससे पहले, दो साल पहले, हमारी टीम पहले ही ऑस्ट्रेलिया में फाइनल में गई थी। फिर हम मूल यांत्रिक डिजाइन और एक घर का बना उड़ान नियंत्रक के साथ खुद को अच्छी तरह से दिखाने में कामयाब रहे, समग्र स्टैंडिंग में दसवां स्थान प्राप्त किया और उड़ान कौशल के लिए एक पुरस्कार प्राप्त किया, हालांकि प्रतियोगिता के मिशन को पूरी तरह से पूरा नहीं किया।

यूएवी चैलेंज आउटबैक रेस्क्यू 2014 में बाराकुडा, मेलवियो ड्रोन,

इस साल हमने अपनी भागीदारी के लिए दृष्टिकोण को बदल दिया है और अपनी तैयारियों को पूरा करने के लिए रेडी-मेड फ़्लाइट कंट्रोलर (पिक्सवॉक पर अर्दुपिलॉट) का इस्तेमाल किया है। यह इस तथ्य के कारण है कि पिछली बार की तुलना में चुनौती की शर्तें अधिक जटिल हो गई हैं, और एक समाधान का स्वतंत्र विकास जो सभी शर्तों को पूरा करता है, बहुत महत्वाकांक्षी कार्य है, मौजूदा ओपन सोर्स प्रोजेक्ट्स का उपयोग करना अधिक तर्कसंगत था।

चुनौती चुनौती

कार्य के दायरे को स्पष्ट करने के लिए, यह प्रतियोगिता के लिए प्रस्तुत मिशन का संक्षेप में वर्णन करने के लिए समझ में आता है। टीमों का कार्य देश के निवासी जोए से एक रक्त का नमूना वितरित करना था, जो किंवदंती के अनुसार, शहर के बाहर अपने घर में खोजने के लिए अचानक बुरा लगा। जो का घर बाढ़ से शहर से कटा हुआ है, इसलिए इसे तक पहुंचने और वापस उड़ान भरने के लिए, विमान को एक अप्रत्यक्ष पथ के साथ पचास-एक किलोमीटर हवाई क्षेत्र तक पूरी तरह से पार करना होगा। इसके अलावा, जो की स्थिति केवल एक सौ मीटर की सटीकता के लिए जानी जाती है, और जमीन को बंद करने और व्यक्ति को नुकसान पहुंचाने से बचने के लिए, विमान को पहले से ही जगह में इसे और अधिक सटीक रूप से स्थानीय बनाना चाहिए। इसके अलावा स्थिति को जटिल करना यह तथ्य है कि मिशन की शुरुआत और परिदृश्य के आधार पर परिदृश्य के बारे में लगभग कोई गारंटी नहीं है,ताकि ड्रोन में लंबवत या लंबवत रूप से उतरने या उतरने की क्षमता हो, साथ ही साथ एक ऐसी प्रणाली जो पर्याप्त मात्रा में विश्वसनीयता के साथ लैंडिंग के लिए उपयुक्त स्थान का चयन करने की अनुमति दे। चुनौती के आयोजक जितना संभव हो उतना ड्रोन के स्वायत्त व्यवहार को प्रोत्साहित करते हैं, इसलिए सबसे अच्छा संभव दृष्टिकोण मिशन से पायलट के कार्यों को पूरी तरह से समाप्त करना है, लॉन्च साइट से प्रस्थान से एक ही स्थान पर रक्त के नमूने के साथ लैंडिंग तक। मुख्य "डिलीवरी" ड्रोन के अलावा, एक सहायक विमान मिशन में भाग ले सकता है। उनकी सुरक्षित उड़ान और अप्रत्याशित स्थितियों में सही व्यवहार सुनिश्चित करने के लिए दोनों उपकरणों की आवश्यकताओं की एक विस्तृत श्रृंखला है।साथ ही एक ऐसी प्रणाली जो विश्वसनीयता के लिए पर्याप्त जगह के साथ लैंडिंग के लिए उपयुक्त स्थान चुनने की अनुमति देती है। चुनौती के आयोजक जितना संभव हो उतना ड्रोन के स्वायत्त व्यवहार को प्रोत्साहित करते हैं, इसलिए सबसे अच्छा संभव दृष्टिकोण मिशन से पायलट के कार्यों को पूरी तरह से समाप्त करना है, लॉन्च साइट से प्रस्थान से एक ही स्थान पर रक्त के नमूने के साथ लैंडिंग तक। मुख्य "डिलीवरी" ड्रोन के अलावा, एक सहायक विमान मिशन में भाग ले सकता है। उनकी सुरक्षित उड़ान और अप्रत्याशित स्थितियों में सही व्यवहार सुनिश्चित करने के लिए दोनों उपकरणों की आवश्यकताओं की एक विस्तृत श्रृंखला है।साथ ही एक ऐसी प्रणाली जो विश्वसनीयता के लिए पर्याप्त जगह के साथ लैंडिंग के लिए उपयुक्त स्थान चुनने की अनुमति देती है। चुनौती के आयोजक जितना संभव हो उतना ड्रोन के स्वायत्त व्यवहार को प्रोत्साहित करते हैं, इसलिए सबसे अच्छा संभव दृष्टिकोण मिशन से पायलट के कार्यों को पूरी तरह से समाप्त करना है, लॉन्च साइट से प्रस्थान से एक ही स्थान पर रक्त के नमूने के साथ लैंडिंग तक। मुख्य "डिलीवरी" ड्रोन के अलावा, एक सहायक विमान मिशन में भाग ले सकता है। उनकी सुरक्षित उड़ान और अप्रत्याशित स्थितियों में सही व्यवहार सुनिश्चित करने के लिए दोनों उपकरणों की आवश्यकताओं की एक विस्तृत श्रृंखला है।इसलिए सबसे अच्छा संभव तरीका यह है कि प्रक्षेपण स्थल से प्रस्थान से लेकर उसी स्थान पर रक्त के नमूने के साथ लैंडिंग तक, पायलटों के कार्यों को पूरी तरह से समाप्त कर दिया जाए। मुख्य "डिलीवरी" ड्रोन के अलावा, एक सहायक विमान मिशन में भाग ले सकता है। उनकी सुरक्षित उड़ान और अप्रत्याशित स्थितियों में सही व्यवहार सुनिश्चित करने के लिए दोनों उपकरणों की आवश्यकताओं की एक विस्तृत श्रृंखला है।इसलिए सबसे अच्छा संभव तरीका यह है कि प्रक्षेपण स्थल से प्रस्थान से लेकर उसी स्थान पर रक्त के नमूने के साथ लैंडिंग तक, पायलटों के कार्यों को पूरी तरह से समाप्त कर दिया जाए। मुख्य "डिलीवरी" ड्रोन के अलावा, एक सहायक विमान मिशन में भाग ले सकता है। उनकी सुरक्षित उड़ान और अप्रत्याशित स्थितियों में सही व्यवहार सुनिश्चित करने के लिए दोनों उपकरणों की आवश्यकताओं की एक विस्तृत श्रृंखला है।उनकी सुरक्षित उड़ान और अप्रत्याशित स्थितियों में सही व्यवहार सुनिश्चित करने के लिए दोनों उपकरणों की आवश्यकताओं की एक विस्तृत श्रृंखला है।उनकी सुरक्षित उड़ान और अप्रत्याशित स्थितियों में सही व्यवहार सुनिश्चित करने के लिए दोनों उपकरणों की आवश्यकताओं की एक विस्तृत श्रृंखला है।

मिशन के लिए मुख्य ड्रोन के रूप में, हमने क्वाड-प्लेन का उपयोग करने का फैसला किया - क्वाड्रोकॉप्टर और क्लासिक लेआउट विमान का संयोजन। मानक रूप से तय-विंग योजनाओं पर हमारे ध्यान से तुरंत ऊर्ध्वाधर टेक-ऑफ और लैंडिंग प्रदान करने की आवश्यकता है, इसलिए चुने गए विकल्प के मुख्य विकल्प एक टिल्ट्रारर और एक हेलीकाप्टर थे। एक परिवर्तनीय के साथ संस्करण को इस तथ्य के कारण खारिज कर दिया गया था कि प्रोपेलर की एक निश्चित पिच के साथ, परिवर्तनीय इंजन कम दक्षता के लिए बर्बाद किए गए हैं, जो ग्रहण की गई आवश्यक सीमा के कारण हमारे लिए अस्वीकार्य था; एक चर पिच प्रोप के साथ एक टिल्ट्रोलर के निर्माण ने यांत्रिक जटिलता की एक डिग्री को निहित किया, जिसे हम, एक छात्र वैज्ञानिक संगठन के रूप में, सीमित संसाधनों के कारण से निपट नहीं सके।हेलीकॉप्टर विकल्प के लिए, हमें यांत्रिकी के साथ कठिनाइयों का सामना करने की भी उम्मीद थी, लेकिन वे बहुत निराशाजनक नहीं लग रहे थे, और हमने इस विकल्प को बड़े पैमाने पर मना कर दिया क्योंकि क्वाड-प्लेन एक अधिक मूल और दिलचस्प मंच जैसा दिखता था।

डिज़ाइन

क्वाड-प्लेन के "गंभीर" मॉडल को डिजाइन करने से पहले, हमने एक परीक्षण मॉडल को एक साथ रखा - एक उपकरण जिसे हमने "फ्रीक" कहा। यह हाइब्रिड एक तैयार किए गए खरीदे गए मॉडल हवाई जहाज के आधार पर बनाया गया था और इसे क्वाड-प्लेन के बहुत ही विचार की संचालन क्षमता का परीक्षण करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, साथ ही साथ सभी नवाचार जो हम उड़ान नियंत्रक में अनुकूलित करते हैं। यह सुनिश्चित करने के बाद कि हम वास्तव में इस तरह के ड्रोन कॉन्फ़िगरेशन पर उड़ान भर सकते हैं, हमने एक बड़ा मॉडल विकसित करना शुरू कर दिया।

परीक्षण विमान

विकास की शुरुआत से ही यह स्पष्ट था कि कॉप्टर प्रोपेलर और इंजन हवाई जहाज मोड में अतिरिक्त प्रतिरोध और असंतुलन पैदा करेंगे, इसलिए हमने हवाई जहाज के डिजाइन को यथासंभव "ब्रेकिंग" और यथासंभव स्थिर बनाने का प्रयास करने का निर्णय लिया। इसके अलावा, हमारी प्रारंभिक आवश्यकता विमान के शरीर में अधिकतम स्थान को संरक्षित करने की थी, ताकि पूरे मिशन (विमान पूरी तरह से इलेक्ट्रिक हो) को पूरा करने के लिए पर्याप्त क्षमता के साथ कंप्यूटर विजन सिस्टम उपकरण और लिथियम-पॉलिमर बैटरी फिट हो। इन विचारों के आधार पर, हमने एक उच्च-विंग विमान को मध्यम बढ़ाव के एक ट्रेपोजॉइडल विंग और एक टी-टेल के साथ चुना; अनुप्रस्थ वी विंग के कोण को डेढ़ डिग्री के बराबर चुना गया था।

डिजाइन पर प्रारंभिक प्रारंभिक डेटा और विमान के द्रव्यमान की धारणा के साथ, हमने विकास शुरू किया। सबसे पहले, Profili 2.0 एप्लिकेशन की मदद से, विमान के मुख्य विंग के लिए एक उपयुक्त प्रोफ़ाइल विकल्प का चयन किया गया था, जिसके बाद XFLR5 में हमने विंग के आकार और वॉल्यूम में आकार को निर्दिष्ट किया। इसके अलावा, ANSYS धाराप्रवाह में हमने सत्यापित किया कि विंग के तत्काल आसपास के क्षेत्र में स्थित कॉप्टर इंजन और प्रोपेलर विंग पर वायु प्रवाह की प्रकृति में महत्वपूर्ण बदलाव नहीं करते हैं। इन प्रक्रियाओं को पूरा करने के लिए, हम SOLIDWORKS में संपूर्ण संरचना के अधिक विस्तृत अध्ययन के लिए आगे बढ़े।

ANSYS धाराप्रवाह में विमान प्रोपेलर फ्लो टेस्ट

संरचना पर काम करते समय, विमान के शरीर और विंग पर विशेष ध्यान देना पड़ता था, क्योंकि उनके पास अधिकतम भाग होते हैं और विमान की वहन क्षमता और गतिशीलता पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है। इन तत्वों के लिए एक विशेष दृष्टिकोण न केवल विकास के दौरान, बल्कि विधानसभा के दौरान भी आवश्यक था, क्योंकि उन्हें अपनी पर्याप्त ताकत बनाए रखते हुए उन्हें यथासंभव हल्का बनाना आवश्यक था।

विमान का पंख तीन घटकों से बना था: केंद्र अनुभाग और दाएं और बाएं कंसोल। विंग के निर्माण का आधार एक्सट्रूडेड पॉलीस्टाइन फोम था। विंग के हिस्सों को डिज़ाइन किया गया था ताकि उनकी सतह सीधी हो, और इसके लिए धन्यवाद, पॉलिएस्टर तार मशीन का उपयोग पॉलिएस्टर को सही ढंग से काटने के लिए किया जा सकता है। उसके बाद, पूर्वनिर्मित पॉलिएस्टर को अपनी ताकत बढ़ाने और वायुगतिकीय प्रदर्शन में सुधार करने के लिए अतिरिक्त प्रसंस्करण के अधीन किया गया था। तो, केंद्र खंड रिक्त कार्बन फाइबर और पॉलिएस्टर राल के साथ टुकड़े टुकड़े में था; वर्कपीस को सुचारू रखने के लिए और यहां तक कि लेमिनेशन की अवधि के लिए, इसे plexiglass के साथ लपेटा गया था, एक वैक्यूम बैग में रखा गया था और पॉलीस्टायर्न फोम नकारात्मक में तय किया गया था।विंग कॉन्सोल के निर्माण के लिए कार्बन फाइबर का उपयोग करना संभव नहीं था, इस कारण से कि इन भागों में रेडियो प्रसारण उपकरण रखने के लिए आवश्यक था (कोयला हस्तक्षेप बनाता है), इसलिए कंसोल को शीसे रेशा की परत और बेल्सा की परत के साथ टुकड़े टुकड़े किया गया था। अपनी विधानसभा के लिए तत्वों के किनारों पर एक एकल विंग संरचना में फास्टनिंग्स बनाए गए थे। इसके अलावा, विंग में एक रेडियो ट्रान्सीवर, एइलरों के लिए ड्राइव, तार और अन्य उपकरण रखने के लिए जगह काट दी गई थी; आवश्यक स्थानों पर, 3 डी प्रिंटर पर मुद्रित कटआउट उपकरण के लिए कटआउट से जुड़े थे।अपनी विधानसभा के लिए तत्वों के किनारों पर एक एकल विंग संरचना में फास्टनिंग्स बनाए गए थे। इसके अलावा, विंग में एक रेडियो ट्रान्सीवर, एइलरों के लिए ड्राइव, तार और अन्य उपकरण रखने के लिए जगह काट दी गई थी; आवश्यक स्थानों पर, 3 डी प्रिंटर पर मुद्रित कटआउट उपकरण के लिए कटआउट से जुड़े थे।अपनी विधानसभा के लिए तत्वों के किनारों पर एक एकल विंग संरचना में फास्टनिंग्स बनाए गए थे। इसके अलावा, विंग में एक रेडियो ट्रान्सीवर, एइलरों के लिए ड्राइव, तार और अन्य उपकरण रखने के लिए जगह काट दी गई थी; आवश्यक स्थानों पर, 3 डी प्रिंटर पर मुद्रित कटआउट उपकरण के लिए कटआउट से जुड़े थे।

उन स्थानों पर जहां विंग कंसोल केंद्र विंग से जुड़े होते हैं, अनुदैर्ध्य बीम के लिए फास्टनिंग्स भी प्रदान किए गए थे, जिनके छोर पर कोप्टर इंजन हैं। विंग कंसोल, कॉप्टर बीम और प्लमेज के जुड़नार बढ़ाई गई सटीकता के साथ एसएलएस तकनीक का उपयोग करके नायलॉन के साथ मुद्रित किए गए थे । कॉप्टर मोटर्स के माउंट्स को प्लाईवुड से काटा जाता था और पॉलिएस्टर राल से चिपकाया जाता था।

विनिर्माण प्रक्रिया में केंद्र अनुभाग

मामले का फ्रेम भी प्लाईवुड से बना था। आवश्यक भागों को एक लेजर के साथ प्लाईवुड से काट दिया गया था, और फिर एक संरचना में साइनानोक्रिलेट गोंद का उपयोग करके चिपकाया गया था। फ़्रेम को बलसा के साथ चिपकाया गया था, नाक पर प्रबलित और कार्बन फाइबर के साथ झुकता है, और फिर शीसे रेशा के साथ टुकड़े टुकड़े किया जाता है। डिज़ाइन ने एक स्टेबलाइज़र (पतवार के सामने), बैटरी (पतवार के पीछे) के साथ-साथ एक ऑन-बोर्ड कंप्यूटर और फ्लाइट कंट्रोलर (पतवार के बीच) के लिए एक कैमरा के लिए जगह प्रदान की। इसके अलावा, विंग और टेल बूम के लिए कनेक्शन विकसित किए गए थे, जिससे विमान संरचना के अंदर बिजली और सिग्नल तारों को आसानी से स्थिति में लाना संभव हो गया।
स्टेबलाइजर और एलेवेटर एक हवाई जहाज के पंख के निर्माण के समान विधि द्वारा बनाए गए थे।

यूएवी फ्रेम

शक्ति भाग

डिवाइस के लिए कोप्टर मोटर्स के रूप में, हमने सबसे बड़ा लिया जो हमारे लिए परिचालन एक्सेस क्षेत्र में थे - इन मोटर्स के लिए टी-मोटर द्वारा अनुशंसित 20-इंच व्यास वाले लकड़ी के प्रोपेलर के साथ टी-मोटर यू 8 प्रो 170 केवी। मोटरों की गति को नियंत्रित करने के लिए ईएससीआई टी-मोटर फ्लेम 80 ए का चयन किया गया। श्रृंखला में जुड़ी दो टट्टू 22000mah छह-सेल लिथियम-पॉलीमर बैटरी द्वारा संचालित, इस तरह के एक बिजली संयंत्र ने हमें 20 किलोग्राम का अधिकतम ऊर्ध्वाधर कर्षण प्राप्त करने की अनुमति दी।

प्रणोदन के लिए, हमने ESC FOXY XR-120 OPTO के साथ स्कॉर्पियन HKIII 4035 500KV मोटर को उसी बैटरी द्वारा संचालित किया, जिसमें कोप्टर मोटर्स जुड़े हुए हैं।
विमान के सभी उपकरणों के साथ विमान का अंतिम टेक-ऑफ वजन 14 किलोग्राम के बराबर था। विमान की अधिकतम गति 40 m / s है, परिभ्रमण गति 25 m / s है, प्रवाह स्टाल की गति 18 m / s है, हवाई जहाज मोड में उड़ान की अवधि एक घंटे से अधिक है, उड़ान सीमा 100 किमी तक है, जिसने हमें सक्षम होना चाहिए प्रतिकूल मौसम की स्थिति में भी मिशन।

कंप्यूटर दृष्टि प्रणाली

हमारे लिए मुख्य विमान का एक महत्वपूर्ण हिस्सा ऑन-बोर्ड कंप्यूटर विजन सिस्टम था, जिसके बिना जो को खोजने और मिशन को पूरा करना असंभव है। सिस्टम के मुख्य तत्व JAI GO 2400 RGB कैमरा थे, जिसमें फुल-फ्रेम ट्रांसफर और फुल एचडी रिज़ॉल्यूशन और शक्तिशाली GIGABYTE BXi7-5775 मिनी-कंप्यूटर थे। कैमरे को एलेक्समॉस कंट्रोलर के नियंत्रण में हमारे मूल यांत्रिक डिजाइन के स्थिरीकरण पर रखा गया था - इससे हमें जमीन के सापेक्ष झुकाव के निरंतर स्तर के साथ छवियां प्राप्त करने की अनुमति मिली, ताकि उन पर एक व्यक्ति का सिल्हूट स्पष्ट रूप से देखने योग्य हो। टेलीमेट्री डेटा और कमांड प्रदान करने के लिए कंप्यूटर उड़ान नियंत्रक से जुड़ा था। इसके अलावा, 4 जी मॉडेम का उपयोग करते हुए, कंप्यूटर को एफ़टीपी सर्वर तक पहुंच दी गई थी,जिसके माध्यम से कंप्यूटर विजन सिस्टम के ऑपरेटर के स्टेशन के साथ संचार किया गया था। जिस प्रोग्राम को हमने बोर्ड पर लॉन्च किया था उसका एल्गोरिथ्म अगले पैराग्राफ में संक्षेप में बताया गया है।

कैमरे से छवि प्राप्त करने के बाद, उड़ान नियंत्रक से प्राप्त अंतिम टेलीमेट्री डेटा पैकेट तुरंत इसके साथ संलग्न होता है, इसलिए छवि में प्रत्येक पिक्सेल के लिए आप इसके भू-निर्देशांक की मोटे तौर पर गणना कर सकते हैं। इसके बाद, ब्याज के क्षेत्रों की खोज की जाती है: इसके लिए, एक छवि हिस्टोग्राम बनाया गया है, और इसमें स्तर चुने गए हैं, जिनके लिए पिक्सेल की संख्या एक निश्चित सीमा मूल्य से अधिक है - ये "निर्बाध" क्षेत्रों के स्तर हैं, और संबंधित पिक्सेल आगे नहीं माने जाते हैं। शेष "दिलचस्प" पिक्सेल रूपात्मक कटाव के एक ऑपरेशन से गुजरते हैं, ताकि केवल समूह में संयुक्त पिक्सेल बने रहें - इन समूहों को एकाग्रता, आकार और रंग के आधार पर क्रमबद्ध किया जाता है, और परिणामस्वरूप हमें छवि में क्षेत्रों का एक रैंक प्राप्त होता है जो कम से कम समान हो सकता है। प्रति व्यक्ति।उसके बाद, इन क्षेत्रों में से प्रत्येक के लिए, हम गणना करते हैंHOG- वर्णनकर्ता और सपोर्ट वैक्टर के वेक्टर का उपयोग करके हम इसे एक व्यक्ति या गैर-व्यक्ति के रूप में वर्गीकृत करते हैं। यदि किसी क्षेत्र को एक व्यक्ति के रूप में वर्गीकृत किया गया है, तो इसका मतलब यह नहीं है कि हम वास्तव में इसे वास्तव में ऐसा मानते हैं - यह रैंकिंग में एक महत्वपूर्ण प्लस प्राप्त करता है। ब्याज के सभी पाया क्षेत्रों के बाद, उनकी रेटिंग के अनुरूप क्रम में एफ़टीपी सर्वर को भेजा जाता है। प्रत्येक ऐसी छवि की फ़ाइल में क्षेत्र के जियोलोकेशन पर जानकारी और पूर्ण छवि की पहचान शामिल है जिसमें से क्षेत्र लिया गया है।

ऑपरेटर के स्टेशन पर आवेदन आपको मशीन द्वारा एफ़टीपी सर्वर पर अपलोड किए गए ब्याज के क्षेत्रों की छवियों को देखने की अनुमति देता है, साथ ही जिस क्षेत्र में डिवाइस उड़ रहा है, उस पर और रेटिंग और समय के अनुसार उन्हें सॉर्ट करें। यदि ब्याज का एक निश्चित क्षेत्र ऑपरेटर को संदेह करने का कारण बनता है, तो वह फिर से, एफ़टीपी सर्वर के माध्यम से, विमान को एक अनुरोध भेज सकता है, ताकि वह सर्वर पर ब्याज के चयनित क्षेत्र के अनुरूप एक पूरी तस्वीर अपलोड करे। इसके अलावा, यदि रुचि के दिखाए गए क्षेत्रों में से एक में ऑपरेटर उस व्यक्ति को पहचानता है जिसे वह ढूंढ रहा है, तो वह अपने पसंदीदा लैंडिंग निर्देशांक को ऑन-बोर्ड कंप्यूटर पर भेज सकता है, और कंप्यूटर उन्हें उड़ान नियंत्रक को भेज देगा।

ऑपरेटर स्टेशन पर आवेदन

एक व्यक्ति को वर्गीकृत करने के लिए समर्थन वैक्टर की मशीन को हमारे द्वारा परीक्षण उड़ानों के दौरान ली गई तस्वीरों के उदाहरणों पर प्रशिक्षित किया गया था। प्रत्येक हित के क्षेत्रों के एचओजी डिस्क्रिप्टर की गणना करने से पहले, हम क्षेत्र पर कुछ ज्यामितीय रूपांतरण करते हैं ताकि संभावित व्यक्ति को छवि को एक ऊर्ध्वाधर स्थिति में लाया जा सके, क्योंकि पारंपरिक एचओजी किसी व्यक्ति को केवल एक स्थायी स्थिति में वर्गीकृत करने के लिए अच्छी तरह से काम करता है।

ड्रोन में रुचि रखने वाले क्षेत्रों का वर्गीकरण: लाल रूपरेखा - इस क्षेत्र को गैर-व्यक्ति के रूप में वर्गीकृत किया गया है; हरे रंग की रूपरेखा - इस क्षेत्र को एक व्यक्ति के रूप में वर्गीकृत किया गया है

क्योंकि कार्य केवल एक व्यक्ति को खोजने के लिए नहीं था, बल्कि भूमि के लिए एक उपयुक्त स्थान का चयन करने के लिए भी था, उपरोक्त कार्यों के अलावा, मुख्य विमान पर कंप्यूटर विज़न सिस्टम को उस क्षेत्र को वर्गीकृत करने के लिए प्रोग्राम किया गया था जिसमें विमान उड़ान भर रहा था। संभावित वर्गों में पहचान की गई: भूमि, डामर, घास, झाड़ियों और पेड़ों, अनिर्दिष्ट बाधाओं; वर्गीकरण एक दिए गए स्थान में छवि के रंग और विविधता के बारे में जानकारी पर आधारित है। जब वर्कस्टेशन के ऑपरेटर को लैंडिंग साइट के बारे में निर्णय लेने की आवश्यकता होती है, तो वह रुचि के मानचित्र अनुभाग के वर्गीकरण पर विमान से जानकारी का अनुरोध कर सकता है।

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वर्णित मुख्य ड्रोन के अलावा, हमने एक सहायक का उपयोग करने का निर्णय लिया, जो ऑपरेटर के ग्राउंड स्टेशन और मुख्य विमान के बीच संचार चैनल में रिले करने के लिए जिम्मेदार होगा। दरअसल, अगर हमारा मुख्य ड्रोन ग्राउंड स्टेशन से कई किलोमीटर दूर है, तो टेलीमेट्री डेटा प्राप्त करने के लिए प्रत्यक्ष रेडियो संचार को बनाए रखना और कमांडिंग प्रॉब्लम दोनों ही बढ़ती दूरी के साथ सिग्नल पावर में कमी और दृष्टि की रेखा के बीच बाधाओं की उपस्थिति के कारण समस्याग्रस्त हो जाती है। जमीन पर और डिवाइस पर बोर्ड एंटेना। सिग्नल पावर को बढ़ाकर सीधे रेडियो संचार स्थापित करने में कठिनाई का सामना करना हमेशा संभव नहीं होता है, क्योंकि, सबसे पहले, राज्य प्रतिबंध हैं जो अधिकतम अनुमत रेडियो सिग्नल पावर निर्धारित करते हैं, और दूसरी बात,बिजली में वृद्धि एक सकारात्मक परिणाम नहीं ला सकती है, खासकर जब विमान एक महान दूरी पर कम ऊंचाई पर है। हम ऑपरेटर के स्टेशन से और "कामकाजी" विमान से दोनों की दृष्टि में, एक पुनरावर्तक जोड़कर, जो उच्च ऊंचाई पर स्थित है, इस समस्या को हल करते हैं।

रिले उपकरणों को स्थानांतरित करने के लिए, हमने एक फ्लाइंग विंग का उपयोग किया, जो कि लोकप्रिय स्काईवॉकर एक्स 8 प्लेटफॉर्म के आधार पर बनाया गया था। इस मामले में, फ्लाइंग विंग लॉन्च पैड के अज्ञात परिदृश्य के कारण प्रतिबंधों में फिट बैठता है, क्योंकि इसे हल्के गुलेल से या बंजी से लॉन्च किया जा सकता है, और इसके लिए महत्वपूर्ण खुली जगह की आवश्यकता के बिना, स्वचालित रूप से लैंड कर सकता है। विमान को लैंडिंग गियर के बिना उतरने के लिए, महत्वपूर्ण क्षति प्राप्त किए बिना, हमने केवलर और फाइबरग्लास के साथ पतवार के निचले हिस्से को टुकड़े टुकड़े कर दिया। इसके अलावा, संरचनात्मक ताकत बढ़ाने और उच्च गति पर उड़ान की संभावना प्रदान करने के लिए, विंग के प्रमुख किनारे को शीसे रेशा से भी टुकड़े टुकड़े किया गया था। X8 पांच-सेल लिथियम बहुलक बैटरी के लिए रेटेड 710 केवी इंजन से लैस था,और छह इंजनों के 16 एम्पीयर घंटे के लिए इस इंजन के लिए एक बैटरी। इस तथ्य के कारण कि हमने इंजन की रेटेड वोल्टेज से अधिक वोल्टेज वाली बैटरी का उपयोग किया, हमें डिजाइन में ठंडा करने के लिए अतिरिक्त हवा का सेवन प्रदान करना था। इंजन के लिए, 70 ए का स्पीड रेगुलेटर और 9.5x8 का फोल्डिंग प्रोपेलर इस्तेमाल किया गया था। ऊंचाई पर, हमने हाईटेक एचएस -5625 एमजी हाईटेक से डिलीवर किया; सर्वर के प्रदर्शन में एक महत्वपूर्ण मार्जिन है, जिसे नियंत्रण सतहों को खोने की संभावना को कम करना चाहिए, जिनमें से प्रत्येक उड़ान विंग के मामले में महत्वपूर्ण है। इसके अलावा, बोर्ड पर एवियोनिक्स और एक आपातकालीन उड़ान समाप्ति प्रणाली, साथ ही एक उड़ान नियंत्रक (पिक्सवॉक) के लिए अतिरिक्त छोटी बैटरी थीं। नतीजतन, डिवाइस की विशेषताएं इस प्रकार थीं: वजन - 3.5 किलोग्राम,अधिकतम गति - 35 मीटर / सेकंड, मंडरा गति - 25 मीटर / घंटा, उड़ान समय - 55 मिनट तक, कवर दूरी - 80 किमी से अधिक।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि संचार कवरेज क्षेत्र को बढ़ाने के लिए सिस्टम में एक अतिरिक्त विमान जोड़ने से संचार को व्यवस्थित करने में समस्या होती है, क्योंकि इस मामले में, मुख्य ड्रोन से टेलीमेट्री का विश्लेषण करने और इसे आदेश भेजने के अलावा, बेस स्टेशन सहायक विमानों के साथ पूर्ण पैमाने पर संचार का समर्थन कर सकता है। तंत्र। बेशक, इस संचार को दो अतिरिक्त रेडियो मॉडेम (एक सहायक ड्रोन के लिए, दूसरे को ग्राउंड स्टेशन के लिए) एक चैनल में संचालित करके आयोजित किया जा सकता है जो सिस्टम में पहले से मौजूद उपकरणों के साथ हस्तक्षेप नहीं करता है। यह विकल्प, हालांकि, अतिरिक्त लागत और स्केलेबिलिटी की कमी के कारण इष्टतम नहीं है, जब सिस्टम में नए ड्रोन जोड़ते हैं।सबसे अच्छा विकल्प सहायक विमान के साथ संचार करने के लिए उस पर एक मौजूदा रेडियो ट्रांसीवर का उपयोग करना है। इस मामले में, सिस्टम में संचार योजना नीचे दिए गए चित्र में दिखाई देती है।

विमान और ऑपरेटर के स्टेशन के बीच संचार योजना

जैसा कि ऊपर वर्णित है, सिस्टम में केवल तीन रेडियो मोडेम हैं जो केवल रेडियो चैनल का उपयोग करते समय ट्रांसमिशन संघर्षों को हल करने के लिए जिम्मेदार हैं। प्रत्येक बेस को मॉनिटर करने और नियंत्रित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले दो बेस स्टेशन एक ही रेडियो मॉडेम के माध्यम से प्राप्त होते हैं और संचारित होते हैं, जिसके उपयोग को किसी एक स्टेशन पर स्थापित स्विच एप्लिकेशन द्वारा नियंत्रित किया जाता है (हमारे मामले में, यह एप्लिकेशन mavproxy था)। निगरानी / प्रबंधन अनुप्रयोगों और स्विच एप्लिकेशन के बीच पैकेट विनिमय यूडीपी का उपयोग करके किया जाता है।

विशेष रूप से नोट उपरोक्त संचार योजना में "राउटर" मॉड्यूल की भूमिका है। यह मॉड्यूल बस इससे जुड़े एक फ्लाइट कंट्रोलर या बेस स्टेशन से आने वाले पैकेट को पास करता है, और एक कनेक्टेड रेडियो मॉडेम से आने वाले पैकेट के बारे में निम्नलिखित में से एक निर्णय लेता है: पैकेट को अनदेखा करें, पैकेट को रेडियो मोडेम पर वापस भेजें, पैकेट को कनेक्टेड फ्लाइट कंट्रोलर या बेस स्टेशन पर भेजें। । राउटर पैकेट को अनदेखा कर देता है यदि वह पहले ही इस राउटर द्वारा सामना कर चुका हो। यदि पैकेट पहले से सामना नहीं किया गया है, लेकिन उस डिवाइस के लिए अभिप्रेत नहीं है जिसमें राउटर जुड़ा हुआ है, तो ऐसे पैकेट को रेडियो मॉडेम में वापस भेज दिया जाता है। अन्य मामलों में, पैकेट को राउटर से जुड़े डिवाइस पर भेजा जाता है। हमारे पिछले परीक्षणों के दौरान,विमान की सापेक्ष स्थिति के बारे में मान्यताओं के कारण, मुख्य ड्रोन और बेस स्टेशन पर राउटर में, हमने रेडियो चैनल पर लोड को कम करने के लिए रेडियो मॉडेम में एक पैकेट वापस भेजने के विकल्प को अक्षम कर दिया।

राउटर द्वारा निर्धारण की समस्या के बारे में कि क्या इस डिवाइस के लिए प्राप्त पैकेट का इरादा है, समाधान पूरी तरह से तुच्छ नहीं है। तथ्य यह है कि विमान के साथ संचार के लिए हम मावलिन प्रोटोकॉल का उपयोग करते हैं, जो कस्टम ड्रोन के लिए वास्तविक मानक है। मावलिंक हेडर में पैकेट के प्राप्तकर्ता के बारे में जानकारी नहीं होती है, हालांकि एक सिस्टम पहचानकर्ता और प्रेषक उप-सिस्टम है। हमारे मामले में, सहायक उपकरण के केवल उड़ान नियंत्रक को "बेस स्टेशन 1" से आदेशों की व्याख्या से निपटना चाहिए, और "बेस स्टेशन 2" से केवल मुख्य उपकरण का उड़ान नियंत्रक है, इसलिए हम केवल प्रेषक आईडी के साथ पैकेट को सॉर्ट कर सकते हैं। यह समाधान काफी मज़बूती से काम करता है, लेकिन, फिर से, छोटे पैमाने पर है और आगे की प्रक्रिया की आवश्यकता है।

रेडियो

मॉडेम से आने वाले राउटर फ़िल्टरिंग पैकेट हमने रेडियो मॉडेम के रूप में RFD 868+ का उपयोग किया। हमारे द्वारा STM32 न्यूक्लियो के आधार पर राउटर बनाए गए थे, जिससे हमने संचार और संकेत की संभावनाओं का विस्तार करने के लिए बोर्ड को बिजली की आपूर्ति को सरल बनाने के लिए एक ढाल जोड़ा।

निष्कर्ष

प्रतियोगिता की आवश्यकताओं के अनुसार, अंतिम भाग के लिए मार्ग के लिए, वर्णित विमानों में से प्रत्येक ने पांच घंटे से अधिक समय तक उड़ान भरी; इन परीक्षण उड़ानों के दौरान, हमने कई छोटी और महत्वपूर्ण समस्याओं और त्रुटियों की पहचान की है और उन्हें ठीक किया है। इस चरण के लिए हमारी वीडियो रिपोर्ट इस तरह दिखी:

यांत्रिक डिजाइनों में सबसे अप्रिय त्रुटियों में से एक जो हमने तैयारी की उड़ानों के दौरान देखा था, हवाई जहाज मोड से कॉप्टर में रूपांतरण के दौरान कोप्टर मोटर्स पर भार का एक महत्वपूर्ण विषमता था। तथ्य यह है कि कम गति पर विमान के पंखों के हमले का एक सकारात्मक कोण वापस सेप्टर मोटर्स के साथ बीम को विक्षेपित करता है, ताकि रूपांतरण के दौरान विमान की पूंछ के करीब दो मोटर्स को एक बड़ा भार प्राप्त हो। इसके अलावा, विमान प्रोपेलर से प्रतिक्रियाशील क्षण बाईं ओर मोटर्स पर एक अतिरिक्त भार बनाता है, ताकि बाईं रियर मोटर सबसे तीव्र हो। हमारे मामले में, इस तरह की असमानता कई बार पावर प्लांट की खराबी और विमान के अस्थिर व्यवहार के कारण हुई, जो एक बार पतवार को गंभीर नुकसान के साथ समाप्त हो गई। समय के हिसाब सेजब हमने डिवाइस के इस तरह के गलत व्यवहार (प्रतियोगिता से तीन महीने पहले) के कारण की पहचान की, यांत्रिकी में बदलाव करने या रूपांतरण कार्यक्रम को समायोजित करने का प्रयास करने में बहुत देर हो गई, तो हमने चुनौती में भाग लेने का जोखिम उठाया, यह जानते हुए कि हमारे देश में दुर्घटना के मामले में अतिरेक नहीं है। । फिर भी, हमने हर संभव तरीके से खराबी की संभावना को कम करने की कोशिश की, जितना संभव हो सके प्रत्येक उड़ान से पहले सभी तत्वों, कनेक्शन और जुड़नार की सेवाक्षमता को नियंत्रित करना।हमने हर संभव तरीके से खराबी की संभावना को कम करने की कोशिश की, जबकि प्रत्येक उड़ान से पहले सभी तत्वों, कनेक्शन और जुड़नार की सेवाक्षमता को अधिकतम रूप से नियंत्रित किया।हमने हर संभव तरीके से एक खराबी की संभावना को कम करने की कोशिश की, जबकि प्रत्येक उड़ान से पहले सभी तत्वों, कनेक्शन और जुड़नार की सेवाक्षमता को अधिकतम रूप से नियंत्रित किया।

दुर्भाग्य से, हम जो सावधानी बरतते थे, वह पर्याप्त नहीं थी, और हमारी क्वाड-प्लेन परीक्षण उड़ानों में से एक के दौरान दुर्घटनाग्रस्त हो गई जो हमने ऑस्ट्रेलिया में प्रतियोगिता स्थल पर उपकरण को इकट्ठा करने के बाद संरचनात्मक अखंडता की जांच के लिए बनाई थी। दुर्घटना की स्थिति में, पूरे ढांचे को महत्वपूर्ण क्षति हुई, इसलिए उपकरण की मरम्मत करना और मिशन के कम से कम हिस्से को पूरा करने का प्रयास करना संभव नहीं था। हालांकि, आयोजकों ने हमारी स्थिति के प्रति सहानुभूति व्यक्त की थी और हमारे रेडियो संचार की सीमा और दृष्टि की रेखा से परे डिवाइस को नियंत्रित करने की क्षमता की जांच करने के लिए हमें एक सहायक उपकरण के साथ उड़ान भरने की अनुमति दी थी।

अंत में, यह कहने योग्य है कि इस वर्ष की टीमों में से कोई भी प्रतियोगिता के मिशन को पूरी तरह से पूरा करने में सक्षम नहीं था, जो विभिन्न कारणों से विमान के नुकसान से जुड़ा था: दुर्घटनाग्रस्त, आग, आवंटित उड़ान स्थान के बाहर उड़ान और, एक नियम के रूप में, एक पेड़ पर मंडराते हुए। चुनौती के दौरान, टीयू डेल्फ़्ट (मूल यांत्रिक डिज़ाइन और पैरट से कंप्यूटर विज़न सिस्टम का एक परीक्षण मॉडल, यहां ड्रोन के बारे में एक वीडियो ) और कैनबरा यूएवी (एक रक्त का नमूना दिया गया, लेकिन एक सहायक हेलीकॉप्टर दुर्घटनाग्रस्त हो गया, यहां ड्रोन के बारे में एक वीडियो ) से टीम को सबसे अधिक ध्यान दिया गया ।

हमारे लिए, अन्य टीमों के लिए, चुनौती ने हमारे हाथ की कोशिश करने और दुनिया भर के ड्रोन पेशेवरों के साथ संवाद करने के लिए एक उत्कृष्ट मंच के रूप में कार्य किया। हमने बहुत अनुभव प्राप्त किया और बहुत सारी सामग्री एकत्र की जो हमारी व्यक्तिगत परियोजनाओं में और अगली प्रतियोगिताओं की तैयारी में हमारी मदद करेगी।

सामग्री

" यूएवी चैलेंज मेडिकल एक्सप्रेस 2016 नियम ।
" प्रतियोगिता के आंकड़ों और इतिहास के बारे में चुनौती के आयोजकों का एक लेख ।
» एंड्रयू ट्रेजेल, टीम के वैचारिक नेता द्वारा कैनबरा यूएवी की सफलता का विवरण ।

हमने यूएवी चैलेंज 2016 के लिए कैसे तैयारी की