Порівняльний аналіз та створення безпілотних літальних апаратів для формування макета ройової взаємодії

Abstract

Предметом вивчення є процес створення безпілотного літального апарата коптерного типу, який здатен виконувати автономний політ та використовуватись у приміщеннях для відпрацювання алгоритмів ройової взаємодії. Метою є зменшення витрат на формування та експлуатацію макета ройового інтелекту безпілотних літальних апаратів (БПЛА), з забезпеченням сумісності з існуючими апаратними системами позиціювання та програмними платформами моделювання. Завдання: провести аналіз існуючих прототипів безпілотних літальних апаратів коптерного типу, що використовуються для моделювання та відпрацювання режимів автономного польоту у приміщеннях; провести огляд систем позиціювання та обміну інформацією між учасниками ройової формації та проаналізувати апаратні системи, що необхідні для реалізації цих систем; розробити архітектуру апаратних підсистем для безпілотного літального апарата, що спроможний виконувати завдання на рівні розглянутих прототипів; спроєктувати корпус для обґрунтованої апаратної платформи, перевірити його експлуатаційні параметри, реалізувати його збір та тестування; встановити програмне забезпечення, що дозволяє перевірити роботоспроможність розглянутої платформи безпілотного літального апарата. Використовуваними методами є: системний аналіз, що використано для порівняння моделей безпілотних літальних апаратів у рамках поставлених завдань, методи аналізу і синтезу схем для реалізації апаратної платформи, метод графічного моделювання для проєктування корпусу безпілотного літального апарата, методи системного програмування для формування програми польоту. Отримані такі результати. Обґрунтовано вибір апаратної платформи безпілотного літального апарата; розроблено та реалізовано корпус для коптера, виконано збір двох платформ безпілотних літальних апаратів та їх тестування під час виконання автономного польоту у приміщені. Висновки. В ході дослідження було виявлено, що існують та широко використовуються платформи для відпрацювання сумісного польоту у приміщеннях. Ці платформи є відкритими та закритими. Зроблено аналіз відкритих апаратних платформ та синтез архітектури власного безпілотного літального апарата. Спроєктований та реалізований безпілотний літальний апарат здатен виконувати автономний політ, має усі необхідні складові для виконання програми сумісного польоту. У рамках макета ройової взаємодії надалі необхідним є налаштування системи позиціювання.

The subject of study is the process of creating an unmanned aerial vehicle of the helicopter type, which is able to perform autonomous flight and be used in the premises to test the algorithms of swarm interaction. The aim is to reduce the cost of forming and operating the UAV swarm intelligence model, ensuring compatibility with existing hardware positioning systems and simulation software platforms. Tasks: to analyze the existing prototypes of unmanned aerial vehicles of the helicopter type, used for modeling and testing of autonomous flight modes indoors; to review the systems of positioning and exchange of information between the participants of the swarm formation and to analyze the hardware systems necessary for the implementation of these systems; to develop the architecture of hardware subsystems for unmanned aerial vehicles capable of performing tasks at the level of the considered prototypes; design a case for a sound hardware platform, check its operational parameters, implement its collection and testing; install software that allows you to check the operability of the considered platform of the unmanned aerial vehicle. The methods used are: systems analysis used to compare models of unmanned aerial vehicles within the tasks, methods of analysis and synthesis of schemes for the implementation of the hardware platform, the method of graphic modeling for the design of the unmanned aerial vehicle, methods of system programming for flight program. The following results were obtained. The choice of the hardware platform of the unmanned aerial vehicle is substantiated; the hull for the helicopter was developed and implemented, two platforms of unmanned aerial vehicles were collected and tested during autonomous flight indoors. Conclusions. The study found that there are existing and widely used platforms for compatible indoor flight. These platforms are open and closed. The analysis of open hardware platforms and synthesis of architecture of own unmanned aerial vehicle is made. The designed and implemented unmanned aerial vehicle is capable of autonomous flight, has all the necessary components to perform a compatible flight program. As part of the layout of swarm interaction, it is necessary to further adjust the positioning system.