UAV

RCV - Remoted Aerial Vehicle ... video zde

Praktické zkušenosti s provozováním RC modelů mě vedly k zamyšlení, které se týkalo jejich bezbežnosti provozu. Při provozu modelů s videosystémem - kamera, fotoaparát - bylo zapotřebí vytvořit systém, který by se vyznačoval jistou dávkou “umělé inteligence” a ta by byla v mezních případech schopna sama model řídit.
Prvotním kritériem takového systému bylo vytvoření “Head-Up” displeje, který by pilota informoval o parametrech letu, a přitom jej neobtěžoval svojí složitostí nebo neodvracel jeho pozornost. Aby byla informace pro pilota rychle čitelná a nebylo třeba další přenosové zařízení, byly informace o letu zakomponovány do kontrolního videosignálu, který se přenáší na zem a podle kterého může pilot (pouze jedna osoba) celý model řídit a přitom přesně vědět, kde se právě nachází. Zařízení bylo vyvíjeno několik let a výsledkem snažení je modul Aeroústředny - tím jsem se dostal do oblasti RAV letounů, tedy aparátů, které jestě samy o sobě nejsou schopny rozhodovat bez zásahu lidského elementu na dálku,

Aeroústředna pilotovi poskytuje tyto údaje:

- Grafickou navigační lištu (kompas) k cíli
- Letový kurz
- Navigační kurz
- Informaci, zda je rychlejší “točit” levou nebo pravou zatáčku k cíli
- Odchylku od trati
- Vzdálenost od waipointu
- Zemskou rychlost
- Vzdušnou rychlost
- Výšku nad místěm startu
- Napětí v palubní síti
- Proud do hlavního motoru (max. 100A)
- doplňkově může být nainstalováno (odzkoušeno, ale nepoužíváno) měření kurzu magnetometrem 2D

Praktické zkoušky ukázaly, že jakýkoliv model vybavený Aeroústřednou lze bez problémů řídit na vzdálenosti, při kterých model ze země stěží vidíte (prakticky nejste schopni identifikovat jeho letovou polohu), popřípadě model nevidíte vůbec.
   Zkoušky letových vlastností a parametrů přinesly další fenomén, který jsem si dopředu nemohl uvědomit - situaci, kdy se pilot “vžije” do pozice nikoliv vzdáleného pozorovatele někde na letišti, ale pilota, sedícího a řídícího model, jako by to byl opravdový letoun (realita letu Vás opravdu vtáhne do děje...). Toto má za následek jedinné - přestanete si uvědomovat, že spojnicí mezi Vámi (pilotem stojícím na letišti) a letícím modelem (kdesi v dáli) je pouze rádiový signál - a ten má bohužel omezený dosah. Co s tím ?
   Přišel nutně další vývojový stupeň a tím je návratový systém, který by v případě ztráty ovládacího signálu (z RC soupravy) byl schopen plně převzít kontrolu nad letícím modelem a sám zařídit, aby se model vrátil nad místo startu - tady už pilot převezme model opět pod svoji kontrolu a bezpečně přistane.
   S využitím zkušeností z konstrukce ověřované Aeroústředny tak začal vznikat systém, který ve spolupráci s GPS příjmačem a několika dalšími moduly bude schopen samostatného letu - a to jak po předem definované trati, tak jen jako návratový systém nad místo startu. Začal se rodit ...

UAV - Unmanned Aerial Vehicle ...video zde

Pro testování systému jsem postavil model poháněný elektromotorem - stabilní a pamalý - jehož průměrná rychlost letu se pohybuje okolo 35-40 km/h . Letová doba s motorem bězícím v ekonomickém režimu je cca. 40 minut. Z těchto parametrů lze přibližně určit letový rádius a to do 15 km - počítám cestu “někam” a zpět.
Vybavený model elektronikou byl testován cca 50-ti starty, z nichž 100 % bylo úspěšných na návrat modelu. Několik letů obnášelo testování přesnosti GPS systému a jeho vlastností - jako byl třeba let po “utahované” spirálové trati, křížení tratí, minimální vzdálenosti waipointů a pod. Nicnéně pokud se stalo, že mikroprocesor nedokázal najít vhodné řešení, byla vždy možnost zásahu operátora-pilota ze země.

Systém obsahuje:

- GPS příjmač
- Umělý horizont 2D
- Modul konstantní polohy Z
- Modul konstantní rychlosti
- Radiolokátor s GPS
- Mapování pozice

Jak to celé pracuje?

Celý systém je vytvořen s důrazem na jednoduchost obsluhy a to jak software, tak modelu. Model je na elektropohon , nevznikají tak problémy spojené se startováním a palivem.
Postup:
1. Příjezd na místo staru - od sledovaného místa do vzdálenosti cca 10 km
2. Předem nebo na místě naprogramovat příjmač GPS buď ručně nebo přes notebook.
3. Nahrát parametry letu do modelu - jakou rychlostí má model letět a v jaké výšce - zadáváme předem na zemi.
4. Odstartovat - buď hodem z ruky nebo rozjezdem po zemi. S modelem nastoupáte do letové hladiny a...
5. Vypnete RC vysílače - tím se aktivuje systém automatického pilota UAV. V tuto chvíli již není třeba zasahovat do řízení a vysílací RC soupravu můžete odložit - model vykoná v dané letové hladině předem vytyčenou trať nastavenou rychlostí, sám se vrátí nad počáteční bod (místo startu)a nad ním zůstane kroužit do doby, než opět zapnete RC souravu a sami přistanete.

Celý průběh letu je možné zaznamenat (obraz).Během letu je k dispozici on-line informace o přesné poloze modelu a jeho letových parametrech (na mapě), takže je velice snadné určit, kde se právě model nachází.

Budoucnost

Rád bych celý systém opatřili bezpečnostním zařízením (záchranný padák), které by ještě zvýšilo bezpečnost provozu i v situacích, kdy i sebelepší počítač ztratí "hlavu".
V současné době vyvíjím modul proměnné polohy Z v prostoru, který bude mít za úkol sám řídit a měnit polohu modelu v ose Z. S tím souvisí i definice vykonávaných úkolů během letu, jako je odhození kontejneru nebo vyfocení “čehokoliv” v zadané oblasti, popřípadě nasbírání vzorků vzduchu.

Systém byl otestován i v modelu na spalovací pohon (akrobatická model, motor 40 ccm, vlastnosti modelu - labilní) do rychlosti 100 km/h. Pracoval naprosto shodně jako na pomalém a stabilním testovacím modelu. Je tedy, pokud by bylo potřeba používat větší a rychlejší model, možné takto zvětšit jak nosnost, tak i letový rádius. Vše pouze závisí na požadavcích klienta.

Praktické využití
následují příklady využití jsou pouze informativní, systém je adaptabilní dle přání a požadavků zákazníka.
- Nestandardní situace, monitoring v naprogramované lokalitě
- Doprava kontejneru na předem určené místo a jeho odhozením ( například záchrana života v nepřístupných místech).
- On-line monitoring dopravních situací a nehod
- On-line / Off-Line monitoring objektů pro specielní zásahové jednotky
- Požární monitoring
- Policejní monitoring
- Chemický průzkum
- Horská služba
- Dočasné pokrytí jakýmkoliv signálem - umístěním převaděče na palubu modelu
- Monitoring veřejných akcí
- Letící terč pro nácvik vojsk
- Letový trenažér
- Průzkumný prostředek pro specielní vojska
- Ochnana hranic, majetku, objektů
- Kontrola/monitoring energetických soustav, elektráren, vodních nádrží
- Lesnictví a zemědělství

Model je možné vybavit buď kamerou - pro přímý přenos situace (On-Line), nebo fotoaparátem (Off-line) pro pořízení snímků z oblastí v operačním rádiusu od 6 - 15 km (platné pro elektrolet).