СИСТЕМИ ПОЗИЦІОНУВАННЯ ДЛЯ ДРОНІВ, ЯКІ ВИКОРИСТОВУЮТЬ ЦИФРОВІ КАМЕРИ

Автор(и)

  • Дмитро Аверін Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-0379-4718
  • Володимир Боровицький Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-6816-0391
  • Володимир Микитенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-7213-9368

DOI:

https://doi.org/10.20535/1970.63(1).2022.260632

Ключові слова:

система позиціонування дрону, цифрова камера, джерело випромінювання, цифрова обробка зображень, обчислення координат

Анотація

Безпілотні летальні апарати дуже важливі в повсякденному житті. Їх кількість збільшується з кожним днем, як і сфери їх використання. Тому стає необхідним автоматизувати їх політ з моменту вильоту до посадки. При ав-томатичному польоті безпілотники мають певні проблеми при вильоті, посадці та позиціонуванні. Проблема полягає у тому, що при посадці та вильоті необхідно забезпечити високу точність позиціонування, що є немож-ливим при використанні GPS, оскільки він може забезпечити точність лише в декілька метрів, чого не достатньо, а використання операторів хоч і є точним, але цей метод потребує використання якісних камер зі стабілізацією. Ці камери зі стабілізацією дуже важкі, тому корисне навантаження дронів зменшується, а також вони дуже до-рогі (зазвичай дорожче ніж сам дрон). Також, використання операторів при посадці та вильоті може призвести до катастрофи через людський фактор. Задача цієї статті полягає у створенні класифікаційної таблиці, аналізі методів посадки, оцінці їх переваг і недоліків, створенні рекомендацій до використання найбільш ефективної системи позиціонування, а також розробці нових методів позиціонування. В процесі роботи було розглянуто сучасні, а також найбільш розповсюджені методи позиціонування, здійснено критичний аналіз робіт, запропо-новано класифікацію систем позиціювання дронів, які забезпечують надійний зліт, посадку та доставку ванта-жів із застосуванням цифрових камер. Ця класифікація містить усі комбінації цифрових камер та джерел випро-мінювання, які можуть бути розташовані і на дроні, і на посадковому майданчику чи майданчику для доставки вантажу. Наведено приклади по кожній запропонованій в класифікації комбінації. Наводиться ґрунтовний ана-ліз переваг та недоліків кожної конфігурації цифрових камер та джерел випромінювання. Надано рекомендації щодо вибору найкращої системи позиціювання дронів. Основними недоліками розглянутих систем є складність алгоритмів, що робить системи дорожчими, а також ускладнює створення системи, що не виключає можливості зробити помилку при створенні системи. А це може призвести до аварії. Автори запропонували та обґрунтува-ли систему, яка застосовує три еталонних джерела випромінювання, які задають трикутник, оскільки це дає можливість оцінити відстань та кутові координати посадкової площадки.

Посилання

Stephan Baur and Manfred Hader, “Cargo Drones: the Future of Parcel Delivery”, Roland Berger, 19 February 2020, [Online]. Available: https://www.rolandberger.com/en/Insights/Publications/Cargo-drones-The-future-of-parcel-delivery.html

Faine Greenwood, “Assessing the impact of drones in the global COVID response”, Tech Stream, 30 July 2021, [Online]. Available: https://www.brookings.edu/techstream/assessing-the-impact-of-drones-in-the-global-covid-response/

Zipline, Official web page, [Online]. Available: https://flyzipline.com/

Tian-Yu Ren, Qing-Duo Duanmu, Bo-Qi Wu, "The UAV take-off and landing system used for small areas of mobile vehicles," in Young Scientists Forum 2017, 2017, Shanghai, China. doi:10.1117/12.2309475

Precision Landing System With Widest Compatibility. Product description,” 2020 [Online]. Availa-ble: https://flytbase.com/precision-landing/#flytdock

Jamie Wubben, Francisco Fabra, Carlos T. Calafate, Tomasz Krzeszowski, Johann M. Marquez-Barja, Juan-Carlos Cano and Pietro Manzoni “Accurate Landing of Unmanned Aerial Vehicles Using Ground Pattern Recognition”, Elec-tronics, vol. 8, is. 12, 1532, 2019. doi:10.3390/electronics8121532

Miguel Moreira, Fábio Azeved, André Ferreira, Dário Pedro, João Matos-Carvalho, Álvaro Ramos, Rui Loureiro and Luís Campos “Precision Landing for Low-Maintenance Remote Operations with UAVs”, Drones, vol. 5, is. 4, 103, 2021. doi:10.3390/drones5040103

Yi Feng, Cong Zhang, Stanley Baek, Samir Rawashdeh and Alireza Mohammadi “Autonomous Landing of a UAV on a Moving Platform Using Model Predictive Control”, Drones, vol. 2, is. 4, 34, 2018. doi:10.3390/drones2040034

MarkOne Precision Landing Tutorial,” (2020) [Online]. Available: https://irlock.readme.io/v1.0/docs/

High-Precision Landing System for Drones. Product description,” (2020) [Online]. Available: https://www.foxtechfpv.com/high-precision-landing-system-for-drones.html#yt_tab_products1

Marcin Skoczylas, Łukasz Gadomer, Wojciech Walendziuk, Maciej Słowik, "Autonomic drone landing system based on LEDs pattern and visual markers recognition," in Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments 2018, 2018, Wilga, Poland. doi:10.1117/12.2501437

V. G. Bondarev, D. V. Lopatkin, D. A. Smirnov “Automatic Aircraft Landing”, Proceedings of Voronezh State University. Series: Systems Analysis and Information Technologies, no. 2, 2018. doi:10.17308/sait.2018.2/1210

R. Paulson, E. Price, J. Hodor, J. Barney, "Infrared Landing System For A Mini Remotely-Piloted Vehicle," in 21st Annual Technical Symposium, 1977, San Diego, United States doi:10.1117/12.955862

Yang T., Li G., Li., Zhang Y., Zhang X., Zhang Z., Li Z., “A Ground-Based Near Infrared Camera Array System for UAV Auto-Landing in GPS-Denied Environment,” Sensors, vol. 16, is. 9, 1393, 2016. doi:10.3390/s16091393

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-07-04

Як цитувати

[1]
Д. Аверін, В. Боровицький, і В. Микитенко, «СИСТЕМИ ПОЗИЦІОНУВАННЯ ДЛЯ ДРОНІВ, ЯКІ ВИКОРИСТОВУЮТЬ ЦИФРОВІ КАМЕРИ », Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak., вип. 63(1), с. 20–25, Лип 2022.

Номер

Розділ

МЕТОДИ І СИСТЕМИ ОПТИЧНО-ЕЛЕКТРОННОЇ ТА ЦИФРОВОЇ ОБРОБКИ СИГНАЛІВ