СИСТЕМИ ПОЗИЦІОНУВАННЯ ДЛЯ ДРОНІВ, ЯКІ ВИКОРИСТОВУЮТЬ ЦИФРОВІ КАМЕРИ
DOI:
https://doi.org/10.20535/1970.63(1).2022.260632Ключові слова:
система позиціонування дрону, цифрова камера, джерело випромінювання, цифрова обробка зображень, обчислення координатАнотація
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
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 CC BY 4.0
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторське право на публікацію залишається за авторами.
Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» як на видавця.
Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.
Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.
Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.